Indukcyjność wzajemna uzwojeń pierwotnego i wtórnego sprzęga oba obwody rezonansowe, zaś różnica pojemności obwodu pierwotnego i wtórnego daje ogromny wzrost napięcia, zgodnie ze wzorem:
gdzie U jest napięciem, a C pojemnością kondensatorów. Wzrost napięcia jest skutkiem prawa zachowania energii dla kondensatorów, według którego jeśli w kondensatorze o mniejszej pojemności ma się znajdować taka sama energia jak w kondensatorze o większej pojemności, to napięcie na tym pierwszym będzie wyższe.
Zasada działania thumb|300px|Schemat elektryczny Aby transformator Tesli działał, częstotliwość rezonansowa obwodu wtórnego musi być taka sama jak obwodu pierwotnego. Uzyskuje się to poprzez wstępne obliczenie parametrów transformatora, a następnie regulację już zbudowanego urządzenia – polega ona na zmianie długości cewki pierwotnej (przez przesuwanie odczepu) oraz regulację przerwy iskrownika.
Transformator zasilający ładuje kondensator pierwotny C1. Gdy napięcie na kondensatorze dostatecznie wzrośnie, powoduje przeskok iskry i rozpoczęcie drgań rezonansowych: Kondensator rozładowuje się przez cewkę L1, wytwarzając w niej pole magnetyczne. Pole to indukuje wysokie napięcie w obwodzie wtórnym L2/C2.