Des del punt de vista físic es fonamenta sobretot en la fotometria, però també en l’estètica i en els principis fisiològics i higiènics de la visió. El coneixement de les característiques dels focus lluminosos (intensitat, longitud d’ona, luminància, forma, etc.) és bàsic, com també ho és el del comportament dels objectes il·luminats (coeficient de reflexió, efecte dels colors, etc.). En luminotècnia hom empra correntment les diverses magnituds fotomètriques, com la quantitat de llum, el flux lluminós, la intensitat lluminosa, la il·luminació, la luminància i el rendiment lluminós; a més, són definits conceptes com el pla de treball, el factor d’utilització, el d’uniformitat, l’índex del local, etc.
La llum artificial pot ésser produïda tèrmicament (per incandescència, arc, combustió de gasos) o sense producció de calor (per fluorescència, descàrrega gasosa); per a obtenir llum artificial hom empra tipus molt diversos de làmpada, segons les aplicacions i els resultats desitjats. La llum produïda per una làmpada necessita gairebé sempre ésser modificada, almenys quant a la direcció, el color, la brillantor, etc. llum. Per a dur a terme tot això, hom té en compte diferents fenòmens físics; així, per a estudiar i projectar tota instal·lació luminotècnica cal analitzar aspectes molt diversos, com ara la reflexió de la llum en les superfícies i els objectes il·luminats, la qual depèn de l’acabat llis o rugós d’aquests, de llurs colors, de l’angle d’incidència dels raigs lluminosos i del color de la mateixa llum (hi ha taules que donen el factor o tant per cent de reflexió de diferents cossos i acabats), la refracció o canvi de direcció de la llum en passar d’un cos o medi a un altre (l’angle de variació de cada direcció de raig depèn de l’angle d’incidència i de la classe de substàncies implicades), l’absorció de llum per part dels diferents materials, que depèn de llur factor de reflexió, i la difusió o reflexió irregular, en diverses direccions, de la llum, que es transmet a través de cossos transparents, translúcids, etc. (hi ha també taules que donen el factor o tant per cent de transmissió lluminosa segons el tipus i el gruix de diferents materials). Els focus lluminosos emeten el flux lluminós amb intensitats variables segons les diferents direccions; per a indicar el repartiment del flux en un pla determinat o en l’espai hom empra uns diagrames polars graduats en graus, anomenats corbes fotomètriques.
El nivell d’il·luminació depèn del tipus de treball a fer o de l’ambient considerat. La tendència actual és de procurar d’aconseguir una il·luminació general més que no localitzada, amb valors adequats a cada cas, i evitar la producció d’ombres. És molt important l’efecte de difusió, perquè, en general, la il·luminació més bona és la que més s’assembla a la llum natural del Sol. La luminotècnia estableix criteris que permeten de fer projectes d’il·luminació d’espais oberts i tancats; en primer lloc, cal fixar el nivell d’il·luminació, el color de llum, el tipus de font lluminosa a emprar, la classe d’il·luminació desitjada (directa, indirecta, etc.) i les característiques de pantalles, accessoris, etc. Amb totes aquestes dades hom dedueix la potència necessària, el nombre de làmpades, llur distribució, l’altura de suspensió, etc.
Per llur relació amb la luminotècnia, cal esmentar també altres aplicacions de la llum visible, ultra les de l’enllumenat estricte, com ara el control fotoelèctric amb cèl·lules fotosensibles, i de la llum no visible (raigs infraroigs i ultraviolats), utilitzada en certs processos industrials, com ara tractament de productes agrícoles, assecatges i esterilitzacions.