Všechna analogová zařízení pro noční vidění sdílejí několik hlavních komponent, které se skládají z objektivu, okuláru, zdroje napájení, fotokatody podporující obraz a fotonásobiče. Posledně uvedené dvě kombinace se běžně označují jako trubice zesilovače obrazu. 

Zintenzivnění obrazu 
Skutečná magie nepochybně leží v trubici zesilovače obrazu - která se dá pojmout velmi jednoduše - absorbuje fotony (světelná energie) a uvolňuje elektrony (elektrická energie), než se znovu převede na světlo ve formě obrazu. 

S tímto porozuměním v mysli pojďme trochu hlouběji do toho, jak to vlastně funguje. 

Na čele jakéhokoli zařízení pro noční vidění je objektiv, jehož úkolem je shromáždit veškerou dostupnou okolní a umělou infračervenou energii před jejím nalitím do elektronicky poháněné zesilovače obrazu. 

Tyto fotony procházejí fotokatodou, která je převádí na elektrony. Tyto elektrony přecházejí na mikrokanálovou desku (MCP), kde jsou zesíleny faktorem tisíců prostřednictvím elektrické a chemické řetězové reakce vytvořené při nárazu na stěny mikrokanálu. Tyto účinně přeplňované elektrony se pak vrhnou na obrazovku potaženou fosfory, kde dosáhnou excitovaného stavu, uvolňují fotony nebo viditelné světlo, které lze prohlížet přes část oka. 

Obraz se objeví jako jasný a svěží zesílený odpočinek scény, kterou pozorujete, ale v kombinaci zelených a černých tónů.

Digitální zařízení pro noční vidění fungují jinak než analogová zařízení v tom, že světlo vstupující do čočky objektivu je transformováno na digitální signál pomocí obrazového snímače typu CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor sensor) nebo CCD (Charge Coupled Device). Jedná se o stejné technologie používané ve všech digitálních fotoaparátech.

Digitální obraz je před zobrazením na displeji zařízení několikrát vylepšen. Čím větší je velikost pixelu snímače CMOS nebo CCD, tím lépe bude fungovat při sníženém osvětlení. SIONYX má například patentovanou technologii, která zvyšuje citlivost na blízké infračervené (NIR) vlnové délky, a proto poskytuje vyšší výkon při slabém osvětlení. Jeho snímače CMOS produkují extrémně dobrý výkon při slabém osvětlení díky kombinaci jeho patentované technologie a mnohem většího pixelu pro sběr příchozího světla. V současné době je nejcitlivějším snímačem SIONYX XQE-1350, který produkuje působivý 1.3 megapixelový obraz při méně než 1 mLux.

Alternativou k nočnímu vidění je teplotní zobrazovač. Místo hledání světla pro zvětšení detekuje termokamera infračervené záření pomocí mikrobolometrů, které mění odpor na základě jejich teploty. Tuto změnu odporu lze změřit a převést na viditelný obraz tisíci mikrobolometrických pixelů. Všechny objekty emitují určitou úroveň tepelného infračerveného světla; čím je objekt teplejší, tím více záření vyzařuje a čím více světlo mění odpor každého bolometru.

Rozlišení je obvykle daleko za současnými zařízeními pro noční vidění, ale rozsahy detekce cíle jsou obvykle větší. Pravidlem je čím vyšší rozlišení, tím je jednotka schopnější a čím více to bude stát. Vzhledem k tomu, že rozlišení je nižší než u analogových nebo digitálních zařízení pro noční vidění, je obtížnější interpretovat a rozeznat termické snímky detailů objektu a krajiny. Pokud jsou všechny objekty v dané scéně na stejné teplotě, je mezi nimi jen velmi malý kontrast.

Na samém spodku trhu nočního vidění jsou hračky propagovány jako zařízení pro noční vidění nenáročné. Tyto jednotky jsou obvykle levné a tvrdí, že umožňují uživateli vidět ve tmě. Pěkná kvalita baterky je mnohem efektivnější v úkolu.

Tato zařízení mohou v nejlepším případě nabízet podobný výkon jako levné domácí bezpečnostní kamery vybavené nočním režimem. K vytvoření kvazi-viditelného obrazu v prostředí se slabým světlem je vyžadován externí infračervený iluminátor nebo filtrovaný světelný zdroj. I tehdy je obraz rozeznatelný pouze na velmi krátké vzdálenosti a obvykle je nejúčinnější v mezích malé místnosti se světlými reflexními stěnami.

Za nízkých / žádných světelných podmínek nabízejí tato zařízení i za pomoci umělého světelného zdroje extrémně omezený dosah a trpí nadměrným elektronickým šumem zakrývajícím obraz. Cokoli, co je dál než jeho protipovodňový iluminátor, nebude možné rozpoznat.

I když tato nová zařízení používají digitální senzor, neměla by být zaměňována s vysoce kvalitními digitálními zařízeními pro noční vidění vybavenými CMOS.