Plazma, najpowszechniejsza forma materii we wszechświecie, jest zdefiniowana przez Southwest Research Institute jako „gorący zjonizowany gaz zawierający mniej więcej równą ilości dodatnio naładowanych jonów i ujemnie naładowanych elektronów ”i jest uważany za czwarty stan materii różny od stałego, ciekłego lub gazowego materia. Kula plazmowa to w zasadzie miniaturowa cewka Tesli przekazująca przemienne napięcie około 2-5 kilowoltów o częstotliwości około 30 Hz, zamknięty w szklanej kuli zawierającej gaz obojętny, taki jak neon lub argon.
Kula plazmowa działa po wprowadzeniu napięcia do miniaturowej cewki Tesli, tworząc pole elektryczne wewnątrz kuli. Gdy elektroda jest naładowana ujemnie, uciekające elektrony są wprowadzane do większej szklanej kuli, gdzie oddziałują z dodatnio naładowanymi jonami unoszącymi się wewnątrz. Wprowadzane jest współbieżne napięcie oscylacyjne, zmieniające pole elektryczne i ścieżkę elektronów, w wyniku czego macki – które w tym momencie są niewidoczne – uderzają o wnętrze większej szyby piłka.
Gaz obojętny wewnątrz większej szklanej kuli służy do zapewnienia uciekającym elektronom ładunku jonizującego i ścieżki, którą mogą podążać inne elektrony. W ten sposób powstaje macka, która nieprzerwanie rozciąga się od cewki Tesli do większej kuli gazowej tak długo, jak dostarczane jest napięcie. Podczas tego procesu atomy gazu obojętnego są wzbudzane i odrzucają elektrony, co daje kolorowe światło. Barwa światła zależy od rodzaju gazu obojętnego wprowadzonego do kuli, który zwykle jest neonowy, ale inne opcje obejmują: