Najčešći oblik materije u svemiru, plazma je definirana od strane Southwest Research Institute-a kao "vrući ionizirani plin koji sadrži približno jednake količine pozitivno nabijenih iona i negativno nabijenih elektrona ", i smatra se četvrtim stanjem tvari različitom od krutog, tekućeg ili plinovitog materija. Plazma kugla u osnovi je minijaturna Teslina zavojnica koja usmjerava izmjenični napon od oko 2-5 kilovolta na frekvenciji od oko 30 Herca, zatvoreno u staklenu kuglu koja sadrži inertni plin poput neona ili argona.
Kugla plazme djeluje kada se u minijaturnu Teslinu zavojnicu uvede napon, stvarajući električno polje unutar lopte. Kako je elektroda negativno nabijena, istječući elektroni uvode se u veću staklenu kuglu, gdje djeluju u interakciji s pozitivno nabijenim ionima koji lebde unutra. Uvodi se istodobni oscilirajući napon koji mijenja električno polje i put elektrona, što rezultira pipcima - koji su u ovom trenutku nevidljivi - koji udaraju u unutrašnjost većeg stakla lopta.
Inertni plin unutar veće staklene kugle služi da elektronama koji istječu osigura opskrbu ionizirajućim nabojem i put kojim slijede drugi elektroni. To stvara pipak koji se kontinuirano proteže od Tesline zavojnice do veće plinske kugle sve dok se napaja napon. Tijekom ovog procesa atomi inertnog plina pobuđuju se i bacaju elektrone, što rezultira šarenim svjetlom. Boja svjetlosti ovisi o vrsti inertnog plina koji se unosi u kuglu, a koja je obično neonska, ali druge mogućnosti uključuju: