夜光表的原理主要利用了螢光物質在光線的激發下產生螢光發光的效果。具體來說，螢光物質的發光原理是吸收光子能量後，原子中的電子躍遷至激發態，在自發輻射時釋放出能量，產生可見的螢光。夜光手錶的錶盤通常採用含有放射性物質的磷鋁灰石或其他螢光物質，這些物質在光線照射下，電子被激發至高能態，然後在返回低能態時釋放出能量，從而發出光。
此外，還有一些夜光手錶使用氚氣管或SuperLuminova等新型夜光材料。氚氣管通過放射性衰變釋放出電子，與手錶內部的螢光物質結合產生光芒。而SuperLuminova則是通過吸收外部的光線，然後在黑暗中將其釋放出來。
隨著時間的發展，科學家們已經找到了替代傳統放射性物質的夜光塗層，這些新型夜光塗層不會氧化且無放射性危險，提高了使用的安全性。