グロー放電は低圧の気体中の持続的な放電現象である。電極間空間への荷電粒子供給が、正イオンの負極への衝突の際に起こる二次電子放出（γ作用）と負極・正極間を移動する電子による気体分子の電離（α作用）によるものである。電流が増加するとアーク放電に遷移する。放電管に封入されたガスの種類によって、いろいろな色に発光する。

放電の構造は気体の種類、圧力、放電管の形状などにより変化する。陰極側から並べて、陰極降下部（アストン暗部、陰極グロー（陰極層）、クルックス暗部（陰極暗部）からなる。陰極グローが複数層認められる場合もある）、負グロー、ファラデー暗部、陽光柱、陽極グロー、陽極暗部などの構造が認められる。