Durante tempestade, iões carregados nas nuvens acumulam e começam a alcançar o solo para caminho de descarga. Isto atrai iões de carga oposta no nível do solo, que se concentram em cristas pontiagudas. A ponta de um para-raios, feita de material altamente condutor, fornece o caminho mais fácil para estes iões. Quando iões suficientes acumulam para permitir descarga, o raio segue este caminho mais fácil até ao para-raios. A haste conduz a eletricidade a um ponto de terra via fiação condutora. A eletricidade dissipa ao atingir o solo.
O para-raios foi invenção do século XVIII de Benjamin Franklin. Em 1750, descreveu-o como poste de ferro de 2,4-3 m (8-10 pés) preso ao telhado. Após experiências provando que raio é forma de eletricidade, Franklin advogou que estacas de ferro longas e pontiagudas fossem fixadas em telhados de edifícios altos. Mesmo durante a vida de Franklin, muitos para-raios entraram em uso. O design básico permanece o mesmo hoje.
Apesar do ditado, raios caem duas vezes no mesmo lugar. Edifícios altos podem receber dezenas ou centenas de raios por ano, com múltiplas descargas em tempestades únicas. Sem para-raios, cada descarga poderia causar danos, eletrocussão ou incêndios. Arranha-céus modernos dependem de para-raios. Edifícios mais baixos e casas privadas também beneficiam, especialmente se o telhado for ponto mais alto da área circundante. Com incêndio resultado provável de mesmo um único raio, deve ter sistema para desviar raio da casa.
Para-raios não funciona sem bom local para aterrar a carga. Deve aterrar todos os para-raios no solo, preferencialmente solo húmido e rico em eletrólitos. Se não tem bom local de aterramento, eletricidade tem mais oportunidade de se espalhar do local original e afetar mais área.
Algumas partes do mundo são mais propensas a raios. Regiões com maior incidência de trovoadas precisam mais proteção que áreas com poucos raios. Nos EUA, raios caem com maior frequência no sul, leste e centro. Raios são também ameaça sazonal em áreas desérticas como sudoeste. Edifícios em áreas propensas a raios devem sempre ter para-raios.