Đèn có một bầu đựng dầu được làm bằng thủy tinh hoặc gốm (ở đèn bão thì bầu đèn được làm bằng kim loại), một sợi bấc được dệt bằng sợi bông, đoạn dưới nhúng trong dầu để hút dầu lên trên, đoạn trên nhô hẳn lên khỏi bầu đèn và thường được chỉnh độ dài bởi một hệ thống núm vặn.

Khi châm lửa vào phần nhô lên của bấc, dầu ngấm trong bấc sẽ cháy và tạo ra một ngọn lửa màu vàng. Khi dầu cháy, hiện tượng mao dẫn bên trong sợi bấc sẽ kéo thêm dầu từ dưới bầu đựng lên để tiếp tục cháy. Kích thước của ngọn lửa được điều khiển bằng cách chỉnh độ dài của phần bấc nhô lên. Núm vặn bấc cùng với trục sẽ làm quay một bánh răng kim loại có răng găm vào sợi bấc, nhờ đó sợi bấc bị kéo lên hoặc xuống tùy theo chiều vặn núm. Nếu bấc được vặn lên quá cao, ngọn lửa sẽ có khói (muội carbon chưa cháy hết).

Ngọn lửa đèn được bảo vệ bằng thông phong bằng thủy tinh. Mục đích là để tránh bị gió thổi tắt, tránh gây cháy, và để tăng luồng không khí cung cấp cho ngọn lửa nhờ hiệu ứng nhiệt. Luồng gió này mang nhiều không khí (ôxi) thổi qua ngọn lửa, làm nó cháy sáng hơn là khi để ngọn lửa không có thông phong. Đèn dầu có thể có mùi nếu lửa cháy không đượm, thường là do sử dụng dầu không đúng loại hoặc dầu nhiễm bẩn.