晶片的工作原理主要基於半導體材料，特別是矽，其上的電晶體是核心組件。每個電晶體都是一個三端設備，包括基極、發射極和集電極（或稱為源極、柵極、漏極，具體取決於電晶體的類型），電晶體通過控制輸入電流來控制輸出電流，從而實現對信號的處理和轉換。
在晶片中，電晶體通過特定的電路設計（如邏輯門、暫存器等）實現各種功能，如運算、存儲和信號處理。晶片的設計包括將數百萬到數十億個電晶體集成在一塊非常小的矽片上，這些電晶體通過微細的金屬導線互相連線，形成複雜的電路。
晶片的性能和功能取決於其內部電路的設計和製造，包括電晶體的結構（如MOS管）、半導體材料的摻雜類型（如N型和P型半導體）以及電晶體的排列和組織方式。