Nhiều linh kiện điện tử như diode và pin điện không tuân theo định luật Ohm. Chúng được gọi là không ohmic hay phi tuyến tính, và đặc tuyến Volt–Ampere của chúng không phải là đường thẳng đi qua gốc tọa độ.

Điện trở và điện dẫn vẫn có thể được định nghĩa cho những linh kiện không ohmic. Tuy nhiên, khác với điện trở ohmic, điện trở phi tuyến tính không phải là hằng số mà thay đổi phụ thuộc vào điện áp hay dòng điện qua vật. Hai loại điện trở khi ấy là:[1][2]

Điện trở tĩnh (static resistance)Điện trở tĩnh tương ứng với định nghĩa thông thường của điện trở và bằng điện áp chia cho cường độ dòng điện R s t a t i c =   U   I {\displaystyle R_{\mathrm {static} }={\frac {~U~}{I}}\,} .

Đây là độ dốc của đường thẳng (dây cung) từ gốc tọa độ qua một điểm trên đặc tuyến. Điện trở tĩnh biểu thị khả năng tiêu hao năng lượng của một linh kiện điện tử. Những điểm trên đặc tuyến V–A trong góc phần tư thứ hai và thứ tư, nơi mà độ dốc của dây cung là âm, có điện trở tĩnh âm. Vật thụ động, tức không phát ra năng lượng, không thể có điện trở tĩnh âm. Tuy nhiên những thiết bị chủ động như bán dẫn hay op-amp có thể tạo điện trở tĩnh âm với feedback, và được dùng trong một số mạch như bộ hồi chuyển (gyrator).

Điện trở vi sai (differential resistance)Điện trở vi sai là đạo hàm của điện áp đối với cường độ dòng điện, tức là độ dốc của đặc tuyến V–A tại một điểm R d i f f = d U d I . {\displaystyle R_{\mathrm {diff} }={\frac {\mathrm {d} U}{\mathrm {d} I}}\,.}

Nếu đặc tuyến V–A không đơn điệu (chỗ lồi chỗ lõm), sẽ có những vùng với độ dốc âm hay thiết bị có điện trở vi sai âm. Những thiết bị với điện trở vi sai âm có thể phóng đại tín hiệu được đưa vào, và được dùng trong bộ khuếch đại và mạch dao động. Một số ví dụ bao gồm diode tunnel, diode Gunn, diode IMPATT, ống magnetron và transistor đơn nối.