熒光棒中的化學物質主要由三種物質組成:過氧化物、酯類化合物和熒光染料。摩擦後，內玻璃管會破裂，這樣內管中的化學物質就會和外管中的化學物質混合在壹起。兩種化學物質混合後，會引發化學反應，產生新的化合物。新生成的化合物處於高能狀態，然後能量以光的形式釋放出來，也就是我們看到的熒光。簡單來說，發光棒的原理就是過氧化物與酯類化合物發生反應，反應後的能量轉移到熒光染料上，進而發出熒光。
不同的化學反應會改變熒光的顏色，不同的化學物質會產生不同顏色的光。不過壹般來說，熒光棒並不是這樣做顏色的，只是簡單的添加了不同的顏料。熒光的亮度與化學物質的濃度有關。剛開始的時候，化學物質的濃度越高，妳看到的光就越亮。當管內化學物質的化學反應停止時，熒光棒停止發光。普通熒光棒可以發光5-10小時。
熒光棒發出的光是化學反應激發的染料發出的非放射性光，而不是輻射激發的染料發出的光，不會對人體造成傷害。