I raggi catodici sono carichi negativamente perché sono costituiti da un flusso di elettroni. Gli elettroni sono particelle subatomiche che trasportano una carica elettrica negativa. Quando una corrente elettrica viene fatta passare attraverso un tubo a vuoto, gli elettroni nel tubo vengono emessi dal catodo (l'elettrodo negativo) e viaggiano verso l'anodo (l'elettrodo positivo). Questi elettroni costituiscono i raggi catodici.