Thuốc lá điện tử hoạt động nhờ bộ pin lithium. Khi rít điếu thuốc, bộ pin sẽ cấp điện cho thiết bị để đun nóng chất lỏng, chất lỏng sẽ biến thành hơi và được hít vào. Một số loại thuốc lá điện tử còn có đèn LED ở đầu phát ánh sáng màu đỏ (hoặc các màu khác) giống như đầu điếu thuốc lá thật.
Chất lỏng chứa trong điếu thuốc lá điện tử thường là hỗn hợp của nicotin, các chất tạo mùi (như mùi kẹo cao su thổi bóng hoặc mùi dưa hấu), propylene glycol (dung môi), và những phụ gia khác. Lượng nicotin tùy thuộc vào hỗn hợp của từng ống nicotin lỏng cụ thể lắp trong điếu thuốc.
Bất chấp những tuyên bố rằng chúng là cách thay thế an toàn cho thuốc lá truyền thống, thuốc lá điện tử có lẽ không giải quyết được hoàn toàn vấn đề thụ động với nicotin. Lượng nicotin thoát ra thấp hơn thuốc lá “thật” 10 lần và vẫn gây ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. Các nghiên cứu đã cho thấy người sử dụng thuốc lá điện tử thường bị giảm chức năng phổi, cản trở đường thở và thay đổi tế bào.
Phần lớn lỗi xảy ra với pin lithium trong thuốc lá điện tử là nguyên nhân gây cháy nổ. Thuốc lá điện tử là thiết bị chạy bằng pin, người dùng có thể xạc pin hoặc thay pin để có thể sử dụng lại nhiều lần. Chất lỏng trong ống khi hết cũng có thể lắp ống mới. Để giảm giá thành, người dùng cũng có thể mua sỉ chất lỏng và tự đổ vào ống. Khi đó các bộ phận thay thế không chính hãng, và đó có thể là nguyên nhân gây cháy, nổ.
Những vật kim loại trong túi cũng có thể cọ xát với điếu thuốc, gây đoản mạch pin lithium-ion, khiến chúng phát nổ. Vì vậy người tiêu dùng cũng không nên để thuốc lá điện tử trong túi quần vì chúng sẽ va chạm với chìa khóa hoặc đồng hồ,..