Nguyên tắc làm việc của đèn kiểm tra phòng điều hành chủ yếu là sử dụng hiệu ứng nguồn ánh sáng đa điểm để làm suy yếu và loại bỏ bóng của khu vực phẫu thuật. Khi nhiều nguồn ánh sáng chiếu sáng một vật thể, ngay cả khi ánh sáng của một số nguồn ánh sáng bị chặn bởi vật thể và không thể chiếu sáng bề mặt nhận để tạo ra bóng, ánh sáng của các nguồn ánh sáng khác sẽ chiếu sáng khu vực bóng từ một góc khác, do đó làm suy yếu và loại bỏ bóng của khu vực này và cuối cùng tạo thành một khu vực không bóng.
Đèn không bóng phẫu thuật thường áp dụng thiết kế bảng đèn tròn, trên đó được sắp xếp nhiều bóng đèn với cường độ phát sáng cao. Ánh sáng phát ra từ các bóng đèn này có thể được chiếu xạ trên bảng điều hành từ nhiều góc độ, làm tăng diện tích của nguồn sáng. Do diện tích nguồn sáng đủ lớn, ánh sáng chiếu vào bàn điều hành từ các góc khác nhau, nên chiếc ô sẽ giảm đáng kể hoặc thậm chí biến mất, và Penumbra sẽ trở nên gần như vô hình, do đó đạt được hiệu ứng không bóng.
Ngoài ra, việc thiết kế đèn không bóng phẫu thuật cũng cần xem xét các yếu tố khác, chẳng hạn như hoạt động liên tục trong một thời gian dài mà không phát ra nhiệt quá mức, vì quá nóng sẽ khiến bác sĩ phẫu thuật không thoải mái và làm khô mô ở khu vực phẫu thuật.