在金属卤化物灯内，管壁和电弧中心的温度相差很大。在管壁及其附近的温度下，金属卤化物会大量蒸发，并向金属卤化物蒸汽浓度较低的电弧中心的高温区扩散。在这里，温度高达4000K~6000K，扩散到这里的金属卤化物被分解为金属原子和卤素原子，金属原子被激发参与放电，辐射出特征谱线。这样，在电弧中心区的金属原子和卤素原子浓度就较高，它们又向管壁扩散，在接近管壁的相对温度较低的区域又重新复合成金属卤化物分子，而这种卤化物对石英玻璃几乎不起作用。这就是金属卤化物的分解与复合的循环过程，通过这种循环，不断向电弧提供了足够浓度的金属原子参与发光，同时又避免了金属在管壁的沉积。
