I segnali luminosi sono la naturale evoluzione di quelli semaforici, e, tranne che per le linee ad alta velocità, per cui si usano i segnali imperativi (tavole speciali ad alta rifrangenza), sono presenti sulla quasi totalità delle linee tradizionali europee, fornendo indicazioni in teoria sempre chiaramente e sicuramente percepibili dal PdM.
I segnali, che devono essere il più vicino possibile al binario cui si riferiscono, sono posti su appositi pali o applicati ai portali di sostegno della linea elettrica. Consistono in uno o più fanali applicati su uno schermo circolare nero con bordo bianco e si trovano normalmente a sinistra del binario cui si riferiscono; se sono a destra, invece, lo schermo nero è quadrato. La lampada centrale è protetta, contro i riflessi solari, da un apposito tubo di protezione (o visiera); i segnali posti in galleria non sono muniti di vela.

In un primo tempo furono del tipo a fuoco di colore, ovvero a più occhi sovrapposti: in ciascun occhio c’era una lampadina e una lente diversamente colorata. Quando un segnale era preso in pieno dai raggi solari, specie con il sole basso all’orizzonte, presentavano un consistente pericolo, noto come effetto fantasma: infatti, i raggi stessi penetravano nel segnale, si riflettevano con lo specchio posto dietro la lampadina e ritornavano all’esterno, attraverso una lente colorata, confondendo quindi la segnalazione reale. Inoltre, richiedendo due o tre occhi sovrapposti, il sistema era piuttosto ingombrante: per queste ragioni fu sostituito dai segnali luminosi a schermo mobile.