Sähkölämmityslevyn perustoimintaperiaate perustuu sähkötermiseen vaikutukseen, joka muuttaa sähköenergian lämpöenergiaksi. Lämpöä syntyy, kun sähkövirta kulkee lämmitysmateriaalin (kuten lämmitysmetallilangan, hiilikiteen tai hiilikuidun) läpi. Tämä lämpö johdetaan eristävän kerroksen (kuten kiille) läpi ulkokuoreen (kuten ruostumattomaan teräkseen tai keramiikkaan), mikä lämmittää sen päälle asetettua esinettä.
Jotkut sähkölämmityslevyt, joissa käytetään uusia lämmitysmateriaaleja (kuten hiilikide tai hiilikuitu), voivat saavuttaa yli 98 %:n sähkötermisen muunnoshyötysuhteen.