La mayoría de los protectores contra sobretensiones funcionan desviando el voltaje adicional a la línea de tierra del tomacorriente desde la línea viva. Un diseño de protector contra sobretensiones utiliza un pararrayos de descarga de gas para crear esta desviación.
En un pararrayos de descarga de gas, un gas inerte se encuentra entre la línea viva y la línea de tierra que conecta un aparato eléctrico a la pared. Cuando el voltaje que corre en la línea viva está dentro de los límites adecuados, el gas permanece inerte y, por lo tanto, es un mal conductor de la electricidad. Sin embargo, si hay una subida de tensión (definida como un exceso de voltaje que dura al menos tres nanosegundos), el aumento de voltaje ioniza el gas. Una vez que el gas se ioniza, ahora puede conducir fácilmente la electricidad. El gas desvía el voltaje adicional a la línea de tierra y permite que el voltaje adecuado continúe fluyendo hacia el aparato. Esto permite que sus electrodomésticos sigan funcionando durante una subida de tensión cuando se utiliza un protector contra sobretensiones. Una vez que pasa la subida de tensión, el gas vuelve a ser inerte y deja de extraer tensión eléctrica.
Los pararrayos de descarga de gas se utilizan en un protector contra sobretensiones con un diseño de circuito paralelo, al igual que otro método de desvío llamado varistor de óxido de metal (MOV). Un MOV no usa gas para desviar el voltaje extra; más bien, utiliza una pieza de óxido de metal en su lugar. Algunos protectores contra sobretensiones no utilizan ninguno de estos métodos, pero tienen un diseño de circuito en serie. Un protector contra sobretensiones con diseño de circuito en serie no desvía el voltaje adicional a una línea diferente, sino que ralentiza el flujo de corriente eléctrica durante una sobretensión. Los fabricantes del diseño del circuito en serie sostienen que estos protectores contra sobretensiones son más efectivos porque pueden reaccionar más rápidamente a una sobretensión y no descargan electricidad adicional en la línea de tierra, lo que puede afectar negativamente a todo el sistema eléctrico.