O núcleo de um varistor é constituído por um material semicondutor, normalmente óxido metálico, que é pressionado entre dois eléctrodos. Em tensões normais de funcionamento, o varistor comporta-se como um isolador com elevada resistência. No entanto, quando a tensão excede um valor crítico, a propriedade única do material semicondutor faz com que a resistência do varistor caia abruptamente. Esta queda súbita na resistência permite que o varistor conduza um grande fluxo de corrente e, assim, dissipe com segurança o excesso de tensão. Depois de a sobretensão ter diminuído, o varistor regressa ao seu estado original de alta resistência.