Le noyau d'une varistance est composé d'un matériau semi-conducteur, généralement un oxyde métallique, pressé entre deux électrodes. Aux tensions de fonctionnement normales, la varistance se comporte comme un isolant à haute résistance. Toutefois, lorsque la tension dépasse une valeur critique, la propriété unique du matériau semi-conducteur fait que la résistance de la varistance diminue brusquement. Cette chute soudaine de la résistance permet à la varistance de conduire un flux de courant important et de dissiper ainsi l'excès de tension en toute sécurité. Une fois que la surtension a disparu, la varistance revient à son état initial de haute résistance.