齐纳二极管在正向偏置时的行为类似于具有PN结的普通硅二极管，允许电流从阳极流向阴极。但在反向偏置时，齐纳二极管不同于普通二极管阻止电流流动，而是在达到一定反向电压阈值时，开始导通，允许反向电流流过。

当施加到齐纳二极管的反向电压超过其典型极限阈值时，在半导体耗尽区会发生称为雪崩击穿的过程，随后二极管会产生电流来限制电压的升高。此过程中，电荷通过自由电子与相邻原子的碰撞而产生，并因此产生热量，可能对器件造成不可逆转的损坏。但是，如果二极管的耗尽区非常薄且高掺杂，则可能由于结中产生的高强度电场而生成反向电流，这个过程称为齐纳击穿，它是可逆的，而且不会损坏二极管。

齐纳二极管电压变得稳定的点称为齐纳电压（VZ），其值可以在几伏至几百伏之间。在掺杂和二极管制造过程中，可以小心地控制导通曲线的斜率和触发该过程的最小反向电流值，使公差小于1%。