En la tecnologia LED conflueixen dos elements: la possibilitat de dissenyar materials a mida amb propietats sorprenents i l'electrònica, o l'art de modular, amplificar i modificar a voluntat un senyal elèctric.

Els materials utilitzats en són la clau. Com ocorre amb una recepta de cuina, es parteix d'un material senzill com el silici per —gràcies a l'afegiment de petites quantitats de condiment— obtenir plats amb propietats sorprenents. Per fabricar un LED necessitem dues variants del material original: una amb excés i una altra amb dèficit d'electrons. Això s'aconsegueix a la pràctica, per exemple, afegint a la base de silici petites quantitats de fòsfor i de bor. Ja tenim els dos materials, un amb excés i l'altre amb manca d'electrons. 

Col·locant junts els dos materials units a un circuit elèctric, obtenim un díode, l'estructura més senzilla de l'electrònica. Un díode funciona com una comporta en un canal, regulant el flux elèctric de diferents maneres. En un LED, el corrent elèctric circula fins a la pastilla de silici-fòsfor i excita tant els electrons sobrants que aquests es llancen sobre els forats disposats de manera temptadora a la pastilla veïna de silici-bor. 

Els electrons portats al màxim nivell d'energia cauen en aquests forats i, en caure, perden aquesta energia extra, que ha d'anar a algun lloc. El que passa és que es converteix en un fotó, el component mínim de la llum. Ja tenim la manera de convertir el corrent elèctric en llum. En realitat, aquest procés de salt electrònic es produeix en tots els díodes i en tots es dissipa energia d'alguna forma, generalment calor o radiació no visible. Però l'acurada elecció dels materials del LED fa que, en aquest cas, la major part de l'energia es dissipi en forma de llum visible. 

El color de la llum que emet un LED depèn del tipus de material que fem servir per dopar el material de base: fòsfor, gal·li, indi, arsènic, alumini, etc. Curiosament, no ha estat possible fins ara produir llum blanca, i la llum blanca que veiem sortir d'un LED en realitat és llum blava passada a través d'un caputxó groc. Altres sistemes utilitzen trios de LED vermells, blaus i verds per produir qualsevol color que es desitgi, fins i tot el blanc.