В основе конструкции электронных сигарет лежит атомайзер (atomizer), управляемый микропроцессором, внутри которого расположена нихромовая спираль, которая, раскаляясь, превращает никотиновую или безникотиновую жидкость с добавлением ароматизатора табака или других вкусов в густой пар, напоминающий по внешнему виду табачный дым.

По сигналу воздушно-сенсорного датчика электронной сигареты дисперсная смесь, состоящая из очищенного никотина и ароматических компонентов (либо только из ароматических компонентов в безникотиновых картриджах) под воздействием нагревания, подается в воздушно-дыхательные пути.

Когда делается затяжка, в электронной сигарете срабатывает датчик потока воздуха, активизирующий работу всей электронной схемы. Датчик потока воздуха передает данные на микропроцессор, управляющий атомайзером электронной сигареты.

Поступающий воздух в электронной сигарете смешивается с никотиновой или безникотиновой смесью, содержащейся в картридже, и после разогрева до 50-60°C выходит в виде пара, состоящего из мельчайших капель и содержащего соответствующее типу картриджа количество никотина. Пар создается с использованием влажности воздуха, а также влаги наполнителя в картридже электронной сигареты.