1. 空气间隙间隔式：由于空气的击穿电压很高，可达500kV/m,而当其被高电压击穿后就只有几十伏的低压了。所以人们利用空气的这一特性设计出了早期的网络避雷器，将一根导线的一端连在输电线上，另一根导线的一端接地，两根导线的另一端相隔一定距离构成空气间隙的两个电极，间隙距离确定了避雷器的击穿电压，击穿电压应略高于输电线的工作电压，这样当电路正常工作时，空气间隙相当于开路，不会影响线路的正常工作。当过电压侵入时，空气间隙被击穿，过电压被箝位到很低的水平，过电流也通过空气间隙泄放入地，实现了避雷器对线路的保护。
但空气间隙缺点也同样突出，如击穿电压受环境影响大、空气放电会氧化电极、空气电弧形成后，需经过多个交流周期才能熄弧，这就可能造成避雷器故障或线路故障。以后研制出的气体放电管、管式避雷器、磁吹避雷器在很大程度上克服了这些毛病，但他们仍然是建立在气体放电的原理上。气体放电型避雷器的固有缺点：冲击击穿电压高、放电时延较长、残压波形陡峭。
2. 半导体式
半导体技术的发展为网络防雷器提供了新材料，比如稳压管，其伏—安特性便可符合线路防雷要求，只是其通过雷电流的能力较差，使得普通的稳压管不能直接用作避雷器。所以早期的半导体防雷器采用了碳化硅材料，它具有与稳压管相似的伏—安特性，但通过雷电流的能力很强。不过很快人们又发现了金属氧化物半导体变阻器（MOV）,其伏—安特性更好，并具有响应时间快、通流容量大等许多优点。但缺点是，电容较大，对于采用数字信号传输的网络并不合适，因此在音频模拟信号的传输网络中采用较多。瞬变电压抑制二极管（TVS）的出现又为网络防雷器的发展带来了新的契机。TVS的作用原理是当管子两端经受瞬态能量冲击时能极快地将其两端的阻抗降低，通过将能量吸收掉从而把其两端间的电压箝制在其标称值上，保护后端元件。但受半导体工艺限制，集成在网络防雷器中的TVS很难做到大功率，在雷击到来时，瞬态能量可以损坏内置的TVS，同时，瞬态电流产生的强磁场会使近距离的其他电路上感应出高电压，造成电路损坏。因此网络防雷器中的TVS主要功能是为了消除静电，但不能防雷击浪涌。
目前市面上的网络防雷器多采用不同器件组合成两级方式，发挥各器件之所长。*级由大通流量的气体放电管进行初级保护，以降低残压并把大部分雷电流泄放入大地；第二级采用去耦电阻或PTC进行阻流延时和分压,以配合*、三级的元件的特性要求；第三级采用TVS进行精细保护，以进一步降低残压，使其达到设备的安全电压要求。
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