در بیانی خلاصه می‌توان گفت که لامپ سیاه همان لامپ مهتابی است با اندکی تفاوت. عملکرد لامپ مهتابی بدین ترتیب است که ولتاژی نسبتاً قوی در دو سر لامپ که از گاز جیوه پر شده است برقرار می‌کند.

از این رو اتم‌های جیوه به حالت برانگیخته در می‌آیند، یعنی الکترون‌ها از مداری به مدار بالاتر می‌روند و از آنجا که اتم به حالت برانگیخته باقی نمی‌ماند، الکترون در حین برگشت به مدار قبلی مقدار انرژی‌ای که برای رفتن به آن مدار دریافت کرده بود را به شکل فوتونی با آن انرژی و طول موج از دست می‌دهد.

در اتم جیوه معولاً این طول موج در حوزه? امواج فرا بنفش است که برای انسان مضر است. از این رو جدار داخلی لامپ مهتابی را با لایه‌ای از ماده‌ای به خصوص پر می‌کنند که امواج فرا بنفش را گرفته و به همان صورت به حالت برانگیخته رفته و آن را به امواج نور مرئی تبدیل می‌کند.

به همین دلیل در لامپ‌های مهتابی مقدار انرژی تلف شده ــ که معمولاً در لامپ‌های معمولی به شکل گرماست ــ به حداقل می‌رسد و تقریباً تمام انرژی مصرفی به نور تبدیل می‌شود.

اما لامپ‌های سیاه تفاوت اندکی که با لامپ مهتابی دارند در این است که لامپ‌های سیاه فاقد آن ماده سفید رنگ هستند و تنها از گاز جیوه با شیشه‌ای به رنگ سیاه درست شده‌اند. به همین دلیل است که گاهی بعضی از لامپ‌های سیاه یک نور خفیفی از رنگ بنفش دارند.

یعنی لامپ‌های سیاه نور فرابنفش تولید می‌کنند که این نور فرابنفش به‌وسیله? موادی که دارای فسفر هستند ـ برای جذب نور فرابنفش ـ جذب می‌شود و بعضی از مواد در اطراف آن می‌درخشند.

این مواد از قبیل ناخن و مو و ... همانند ماده? سفید رنگ در جداره? داخلی لامپ مهتابی عمل می‌کنند و نور فرابنفش را به نور مرئی تبدیل می‌کنند و نسبت به بقیه بیشتر می‌درخشند