脈沖氙燈的工作分為起輝,、預燃和高壓放電三階段,。其工作過程比較復雜，是一種非穩(wěn)態(tài)的氣體放電,。它是一種亮度很高的物理光源,，它屬于非穩(wěn)定的、類似于火花放電的氣體放電光源,，其閃光可以在瞬間完成,。它的輻射光譜是連續(xù)的，與日光的光譜能量分布相近,，有人造“小太陽”之稱,。
起輝階段，放電首先在石英管內(nèi)壁接近觸發(fā)絲處產(chǎn)生電離通道,，氣體由于與電子碰撞而被加熱,，燈內(nèi)的氙氣迅速電離，發(fā)生輝光放電,。脈沖變壓器T,、電容C2、可控硅VT2和電阻R2構成起輝電路,，當VT2關斷時,，電壓U1通過電阻R2給電容C2充電，在電容C2上存儲能量,，通常U1為1kV左右,，充電時間很短。當VT2導通時,，電容C2和脈沖變壓器T的電感諧振放電,，在變壓器T的副端產(chǎn)生5kV左右的起輝電壓，脈沖氙燈在很強的軸向電場及觸發(fā)高壓脈沖作用下,，氣體被擊穿,，形成放電通道。
預燃階段,，當輸入的能量足夠大時,，電極加熱到具有一定的熱發(fā)射能力，燈管中的氣體則由輝光放電過渡到弧光放電,。此時,，脈沖氙燈可近似為一電阻,，電壓U2通過電阻R1和二極管D加到脈沖氙燈兩端形成預燃回路。
高壓放電階段,，脈沖氙燈為弧光放電,，當VT1關斷時，電壓U3向電容C1充電,，當VT1導通時,，電容C1向脈沖氙燈放電，從而脈沖氙燈出現(xiàn)弧光頻閃現(xiàn)象,。在高壓放電階段,，預燃電路一直給脈沖氙燈提供維持電流（約100mA）。