L'emissione di cariche elettriche da parte dei corpi incandescenti fu osservata per la prima volta da Edison (1884) e J. Thomson che, con una celebre esperienza, dimostrò che le cariche emesse sono elettroni (1899).
Questo fenomeno è sostanzialmente l'accentuazione di un comportamento riscontrabile in tutti i corpi che si trovano ad una temperatura superiore allo zero assoluto, ma risulta particolarmente intenso nei metalli portati all'incandescenza; il numero di elettroni emessi è una funzione crescente della temperatura.
In altre parole se si applica una d.d.p. agli estremi di un filamento, di valore opportuno affinché si riscaldi per effetto Joule, l'aumento di temperatura comporta un aumento di energia degli elettroni liberi nel materiale impiegato. Vengono così raggiunti dei livelli energetici sufficienti a fargli superare la barriera di potenziale che li tiene legati al metallo.