Rozgrzana do 3000 stopni Celsjusza część żarnika nie dotyka bezpośrednio szkła kwarcowego. Żarówki halogenowe działają na podobnej zasadzie jak klasyczne, powszechnie używane w XX wieku żarówki żarnikowe. W obu typach efekt świetlny uzyskiwany jest przez silne rozgrzanie żarnika (drutu wolframowego) wynikające z przepływu prądu elektrycznego. Drut znajduje się w wolnej przestrzeni wypełnionej gazem obojętnym (przeważnie argonem). W przypadku żarówek halogenowych gaz ten zawiera jeszcze domieszkę innego pierwiastka (np. jodu), który regeneruje żarnik, tzn. tworzy związek chemiczny z parami wolframu, który następnie pod wpływem wysokiej temperatury rozpada się, osadzając wolfram z powrotem na żarniku. W klasycznej żarówce żarnik, na skutek odparowania, robi się dość szybko cienki i w końcu przepala się. Poza tym pary wolframu osadzone na szkle zaciemniają je. W żarówkach halogenowych zapobiega temu wspomniane zjawisko regeneracji, jednak aby ono zaszło, temperatura wewnątrz żarówki halogenowej musi być bardzo wysoka. Dlatego jej rozmiary są dużo mniejsze niż rozmiary żarówki klasycznej, a zamiast zwykłego szkła konieczne jest użycie szkła kwarcowego o wysokiej temperaturze topnienia.  Między żarnikiem a szklaną obudową zachodzi proces wymiany ciepła. Biorą w nim udział zjawiska promieniowania, konwekcji (w otaczającym żarnik gazie) oraz przewodnictwa cieplnego (w materiale żarówki). Na skutek wymiany ciepła, temperatura między żarnikiem a obudową ze szkła kwarcowego zmienia się w określony sposób. Dokładne jej wyznaczenie na drodze teoretycznej jest trudne, dlatego lepiej jest w tym przypadku polegać na danych eksperymentalnych. Według nich temperatura kwarcowej obudowy wynosi zwykle między 250 a 550 stopni Celsjusza (patrz rys. 21 i jego opis w specyfikacji technicznej). Jest to dużo w porównaniu z klasycznymi żarówkami, ale jednak sporo poniżej temperatury mięknienia szkła kwarcowego.