Ο πυρήνας ενός βαρίστορ αποτελείται από ένα ημιαγώγιμο υλικό, συνήθως οξείδιο του μετάλλου, το οποίο πιέζεται μεταξύ δύο ηλεκτροδίων. Σε κανονικές τάσεις λειτουργίας, το βαρίστορ συμπεριφέρεται σαν μονωτής με υψηλή αντίσταση. Ωστόσο, όταν η τάση υπερβαίνει μια κρίσιμη τιμή, η μοναδική ιδιότητα του ημιαγώγιμου υλικού προκαλεί απότομη πτώση της αντίστασης του βαρίστορ. Αυτή η απότομη πτώση της αντίστασης επιτρέπει στο βαρίστορ να διεξάγει μεγάλη ροή ρεύματος και έτσι να διαχέει με ασφάλεια την υπερβολική τάση. Αφού υποχωρήσει η υπέρταση, το βαρίστορ επιστρέφει στην αρχική του κατάσταση υψηλής αντίστασης.