يعمل هذا الجهاز مثل جهاز التليفزيون. والملون منه مصنوع من أنبوب tube خوائي يحتوي أحد أطرافه على ثلاثة مدافع إلكترون (كاثود cathode) تقوم بإطلاق حزم (أشعة ray) من الإلكترونات على الجانب الآخر الذي يحتوي على شاشة مطلية بطبقة من الفوسفور. ويقوم الفوسفور بالتوهج عند ارتطام الحزم به. ويكون كل بكسل في طبقة الفوسفور، مصنوع من فوسفور أحمر وفوسفور أخضر وفوسفور أزرق (الألوان الثلاثة الأساسية). وعندما ترتطم به حزم بكثافات مختلفة، يتم توليد ألوان كثيرة. وعلى نقيض أجهزة العرض الملونة، تقوم أجهزة العرض أحادية اللون monochrome بتوليد صور من لون واحد (عادة ما يكون كهرماني amber) مقابل خلفية متباينة (عادة ما تكون سوداء). والشاشات أحادية اللون تحتوي على مدفع إلكترون واحد بدلا من ثلاثة، ويكون كل بكسل في طبقة الفوسفور من لون واحد (عادة ما يكون كهرماني).

لا يتوهج الفوسفور لمدة طويلة. ومع مرور الوقت يبدأ التوهج في الأفول ويحتاج الفوسفور لأن يعاد الارتطام به. يتم ذلك من خلال عملية تسمى خطوط المسح raster. فمن خلال خطوط المسح، تقوم حزم الإلكترون دوريا بإعادة الارتطام بكل بكسل في الشاشة عن طريق مسح الشاشة من اليسار إلى اليمين في خطوط تبدأ من أعلى إلى أسفل. وتكون سرعة تحديث جهاز العرض refresh rate هي السرعة التي يتم بها أداء خطوط المسح. فجهاز عرض يقوم بتحديث الشاشة 80 مرة في الثانية، يقال أن سرعة تحديثه هي 80 هيرتز hertz (دورة في الثانية). والقيم الجيدة تكون من 70 إلى 90 هيرتز. وتتسبب سرعات التحديث المنخفضة في قيام الشاشة بالوميض.

تكون معظم شاشات الـ CRT مقوسة، بمعنى أنها تبرز للخارج من منتصفها. وتكون بعض الشاشات مقوسة عموديا وأفقيا، بينما تكون بعضها مقوسة أفقيا فقط وتكون منبسطة عموديا (تصميم Trinitron). والقاعدة العامة هي أنه كلما زاد انبساط الشاشة، كلما وضحت صورتها. ويتم توصيل جهاز العرض بالحاسب عن طريق بطاقة فيديو. ولكي يعمل جهاز العرض بطريقة سليمة، يجب أن تكون سرعة تحديثه مدعمة من البطاقة المستخدمة. ومعظم أجهزة العرض اليوم متعددة الترددات multisync بمعنى أنها تقوم بدعم نطاق من سرعات التحديث، وبالتالي يمكنها العمل مع بطاقات فيديو مختلفة.