量子點的發光原理主要與電子和空穴的相互作用以及它們與周圍環境的相互作用有關。當量子點受到外來能量(例如光子)的激發時，電子從價帶躍遷到導帶，然后在導帶上的電子可以再躍遷回價帶并釋放出光子。這個過程主要是由量子尺寸效應決定的，它使得半導體材料中的電子態變得離散，并允許單一波長的光子激發多個電子狀態。

量子點的發光性質與其尺寸和組成材料有關。尺寸和材料不同的量子點具有不同的發光光譜，其發射光譜范圍較窄且對稱。同時，量子點的紫外可見光譜有很多能級態，第一個看得見的峰稱為量子限制峰，是由最低能級態激發所產生。此外，很多電子狀態存在于更高能級水平，因此允許單一波長的光同時激發多顏色的量子點。

在QLED中，量子點物質被用作發光中心，其結構包括陽極、電子傳輸層、QD層、空穴傳輸層和陰極。當QLED受到外部能量激發時，電子從價帶躍遷到導帶，然后落入較深的電子陷阱中。大部分電子以非輻射的形式猝滅，只有極少數的電子以光子的形式躍遷回價帶或吸收一定能量后又躍遷回到導帶。在這個過程中，QLED發出特定波長的光。