Keď do elektrického obvodu prenikne napäťový ráz, SPD dokončí celý ochranný proces odozvy, vedenia, vybitia, zovretia napätia a resetovania v priebehu mikrosekúnd, pričom špecifický pracovný proces je nasledovný:

Po prvé, snímanie prepätia-v reálnom čase. Keď v obvode dôjde k prechodnému rázu napätia, napätie v obvode okamžite stúpne ďaleko za menovité prevádzkové napätie. Vnútorné nelineárne komponenty SPD nepretržite monitorujú napätie v obvode v reálnom čase a okamžite zachytia abnormálny signál prepätia v momente príchodu rázu.

JDZ-3Q transformátor napätia

Po druhé, rýchla konverzia impedancie. Hlavné komponenty SPD (varistory, výbojky) poháňané prepätím podliehajú okamžitým zmenám fyzikálnych charakteristík. Zariadenie sa počas normálnej prevádzky rýchlo prepne z vysoko{2}}odporového izolovaného stavu do ultra-nízkoodporového{4}}vodivého stavu, čím sa vytvorí stabilný nízkoimpedančný výbojový kanál medzi živým vedením obvodu a uzemňovacím systémom.​

Po tretie, presmerovanie rázového prúdu a uvoľnenie energie. Vysokoenergetický okamžitý nárazový prúd generovaný napäťovým nárazom bude prednostne prúdiť cez nízkoodporový kanál SPD. Všetka abnormálna rázová energia sa rýchlo odvedie do zeme a uvoľní, čím sa zabráni prechodu rázového prúdu cez chránené elektrické zariadenie.​

Po štvrté, stabilizácia napätia. Počas vybíjania nárazového prúdu obmedzuje SPD špičkové napätie obvodu na pevnú bezpečnú hodnotu zvyškového napätia. Tým sa eliminuje vplyv prepätia na elektrické zariadenie, udržiava sa svorkové napätie zariadenia v bezpečnom rozsahu odolnosti a predchádza sa poruche izolácie a poškodeniu komponentov.​

Po piate, automatický reset a obnovenie pohotovostného režimu. Po úplnom uvoľnení rázovej energie sa napätie obvodu rýchlo vráti na normálnu menovitú úroveň. Vnútorné komponenty SPD automaticky obnovia svoje pôvodné vysoko{2}}odporové charakteristiky, prerušia uzemňovací výbojový kanál a vrátia sa do normálneho pohotovostného stavu ochrany, pripraveného reagovať na ďalší náraz prepätia.