交通灯的正常功能需要的不仅仅是轻微的控制和协调，以确保交通和行人尽可能平稳，安全地移动。各种不同的控制系统用于实现这一目标，从简单的发条机制到复杂的计算机控制和协调系统，这些系统可以自我调整以最大限度地减少使用道路的人的延迟。
交通管制员使用阶段的概念，阶段是组合在一起的运动方向。例如，一个简单的T型交叉点可能有三个车辆运动阶段，一个用于交叉点的每个臂。其他运动可能还有其他阶段，如行人，骑自行车者，公交车道或有轨电车。
最早的时候只有红、绿两种颜色，后来经过改良后，增加了一盏黄色的灯，红灯表示停止，黄灯表示准备，绿灯则表示通行。之所以采用这三种颜色，用这三种颜色作为交通讯号也和人们的视觉结构和心理反应有关。人的视网膜含有杆状和三种锥状感光细胞，杆状细胞对黄色的光特别敏感，三种锥状细胞则分别对红光、绿光及蓝光最敏感。由于这种视觉结构，人最容易分辨红色与绿色。虽然黄色与蓝色也容易分辨，但因为眼球对蓝光敏感的感光细胞较少，所以分辨颜色，还是以红、绿色为佳。交通信号灯并不是随意设置的。科学依据根据光学原理，红色光的波长很长，穿透空气的能力强，而且比其他信号更引人注意，所 以作为禁止通行的信号，采用绿色作为通告信号，是因为红色和绿色的区别最 大，易于分辨（红绿色盲毕竟是少数）。此外，颜色也能表达出一些特定的含 意，要表达热或剧烈的话，最强是红色，其次是黄色。绿色则有较冷及平静的 含意。因此，人们常以红色代表危险，黄色代表警示，绿色代表安全。
感应控制是在交叉口进口道上设置车辆检测器，交通信号灯配时方案由计算机或智能化信号控制机计算，可随检测器检测到的车流信息而随时改变的一种控制方式。感应控制的基本方式是单个交叉口得感应控制，简称单点控制感应控制。单点感应控制随检测器设置方式的不同可分为半感应控制和全感应控制。