避雷器的工作过程，是一个动态且快速的能量泄放与恢复过程，具体可以分为几个阶段：

首先是监测与待命（绝缘状态）。在系统正常运行电压下，避雷器呈现出极高的电阻状态，它的泄漏电流只有微安级（μA），几乎和开路一样。这时候，它对系统运行没有任何影响，就像不存在一样。

接着是触发与动作（导通泄流）。当线路上出现的过电压波传递到避雷器安装点时，只要其幅值超过避雷器自身的动作电压（启动电压 / 参考电压）阈值，避雷器核心元件（阀片）的电阻特性就会发生剧烈且迅速的非线性变化，在微秒（μs）级内从高电阻态变成极低的电阻态。

然后是泄放与钳位（能量吸收）。变成低阻态后，避雷器为过电压电流（浪涌电流）提供了一条低阻抗的对地通道，巨大的脉冲能量能通过它泄放入地。因为避雷器自身存在残压，所以它还能把被保护设备两端的电压 “钳制” 在一个固定的、预先设计好的水平，这个电压被称为残压（Residual Voltage）。而且这个残压必须始终低于被保护设备的绝缘耐受强度。