El núcleo de un varistor está formado por un material semiconductor, normalmente óxido metálico, que se presiona entre dos electrodos. A tensiones de funcionamiento normales, el varistor se comporta como un aislante con alta resistencia. Sin embargo, cuando la tensión supera un valor crítico, la propiedad única del material semiconductor hace que la resistencia del varistor caiga bruscamente. Esta caída repentina de la resistencia permite al varistor conducir un gran flujo de corriente y disipar así con seguridad el exceso de tensión. Una vez que la sobretensión ha disminuido, el varistor vuelve a su estado original de alta resistencia.