Les rayons cathodiques sont chargés négativement car ils sont constitués d’un flux d’électrons. Les électrons sont des particules subatomiques qui portent une charge électrique négative. Lorsqu'un courant électrique traverse un tube à vide, les électrons du tube sont émis par la cathode (l'électrode négative) et se dirigent vers l'anode (l'électrode positive). Ces électrons constituent les rayons cathodiques.