Contrairement à un tube classique, le tube Nixie n'a pas besoin de courant de chauffage. Le tube est rempli de gaz néon sous faible pression (le tube Nixie est en fait une version plus grande d'une lampe-témoin au néon). La consommation est au maximum de 500mW, donc bien moins qu'une ampoule à filament.

L'indication ne s'effectue pas par des segments comme dans les afficheurs à leds. Il y a une sortie pour chaque chiffre ou symbole. Il ne faut pas de multiplexeur, l'indication est continue (moins de parasites dans les appareils qui utilisent ces tubes). Le multiplexage n'est pas possible car le tube met quelques millisecondes à s'allumer. Pour avoir un éclairage suffisant avec un multiplexage, il faut un courant plus important pendant la phase allumée. C'est possible avec des leds, pas avec des tubes nixie.

On trouve également des tubes qui ont des indications spécifiques: ±, µ, ˜, Ω...

Le tube a une anode qui est branchée à la tension positive d'environ 150V via une résistance de sûreté. La connection du chiffre qui doit s'allumer est mise à la masse (c'est la cathode qui s'illumine). Il y a des circuits compatibles TTL qui peuvent commander directement un afficheur Nixie à partir d'un code BCD (binary coded decimal) comme le 7441 et 74141.

On a également construit des tubes avec des segments pour réaliser des lettres en plus des chiffres, mais alors ce ne sont plus les vrais tubes Nixie. La plupart des tubes ont l'indication sur le coté (les tubes sont montés droits), mais il y en a également qui ont une indication sur la face supérieure comme le ZM1100 (voir photos).

C'est un bon signe qu'il y ait un léger voile bleu-violet autour du chiffre éclairé: c'est un signe que le tube contient également une (très) petite quantité de mercure qui limite l'usure du tube.

Les tubes ne contiennent pas de gaz néon pur, mais une combinaison (Penning mixture), souvent avec une petite quantité d'argon qui permet un allumage plus aisé. La vapeur de mercure protège les électrodes et donne une plus longue vie au tube.

Une réalisation pratique d'une horloge à tubes nixie et alimentation à découpage est décrite ici.