En la tecnología LED confluyen dos elementos: la posibilidad de diseñar materiales a la medida con sorprendentes propiedades, y la eléctrónica, o el arte de modular, amplificar y modificar a voluntad una señal eléctrica.

Los materiales utilizados son la clave. Al igual que en una receta de cocina, se parte de un material sencillo como el silicio para, gracias al añadido de pequeñas cantidades de condimento, obtener platos con sorprendentes propiedades. Para fabricar un LED necesitamos dos variantes del material original, una con exceso y otra con déficit de electrones. Eso se consigue en la práctica, por ejemplo, aderezando el silicio base con pequeñas cantidades de fósforo y de boro. Ya tenemos los dos materiales, uno excedente y otro falto de electrones. 

Colocando juntos los dos materiales unidos a un circuito eléctrico, obtenemos un diodo, la estructura más sencilla de la eléctrónica. Un diodo funciona como una compuerta en un canal, regulando el flujo eléctrico de diferente maneras. En un LED, la corriente eléctrica circula hasta la pastilla de silicio-fósforo y excita de tal manera a sus electrones sobrantes que se lanzan sobre los huecos tentadoramente dispuestos en la vecina pastilla de silicio-boro. 

Los electrones llevados al máximo nivel de energía caen en estos huecos, y al caer pierden esa energía extra, que tiene que ir a algún sitio. Lo que ocurre es que se convierte en un fotón, el componente mínimo de la luz. Ya tenemos la manera de convertir la corriente eléctrica en luz. En realidad, este proceso de salto electrónico ocurre en todos los diodos, y en todos ellos se disipa energía en alguna forma, generalmente calor o radiación no visible. Pero la cuidadosa elección de los materiales del LED hace que en este caso la mayor parte de la energía se disipe en forma de luz visible. 

El color de la luz que emite un LED depende del tipo de material que usemos para dopar el material base: fósforo, galio, indio, arsénico, aluminio, etc. Curiosamente, no ha sido posible hasta ahora producir luz blanca, y la luz blanca que vemos salir de un LED en realidad es luz azul pasada a través de una caperuza amarilla. Otros sistemas utilizan tríos de LEDs rojos, azules y verdes para producir cualquier color que se desee, incluido el blanco.