Mắt người nhạy với ánh sáng bước sóng dài (đỏ) và bước sóng trung bình-ngắn (xanh lá, vàng) hơn nhiều màu khác, nghĩa là những màu này xuyên qua sương mù, mưa hay ánh nắng chói tốt hơn. Đỏ vốn được loài người gắn với nguy hiểm, cảnh báo từ rất lâu như máu, lửa, nên chọn đỏ để nghĩa là dừng lại là bản năng dễ ghi nhớ. Xanh lá ngược lại gợi cảm giác an toàn, thông suốt nên gán cho được đi. Vàng đứng giữa, đóng vai trò chuyển tiếp, báo hiệu sắp đổi trạng thái để người lái kịp phản ứng.

Xét về vật lý ánh sáng, bước sóng đỏ khoảng 620-750nm tán xạ ít nhất trong không khí nên nhìn thấy được từ khoảng cách xa và trong điều kiện thời tiết xấu tốt hơn các màu khác - đây là lý do đèn đỏ luôn đặt ở vị trí dễ thấy nhất. Ngoài ra hệ thống 3 màu này được chuẩn hóa qua Công ước Vienna về biển báo và tín hiệu đường bộ năm 1968, giúp người lái xe ở bất kỳ quốc gia nào cũng hiểu ngay ý nghĩa mà không cần học lại ngôn ngữ mới. Thứ tự đỏ-vàng-xanh cũng được giữ cố định toàn cầu để tránh nhầm lẫn nguy hiểm.

Ở Việt Nam, hầu hết đèn giao thông tại ngã tư đều theo đúng chu trình xanh (đi) rồi vàng (chuẩn bị dừng) rồi đỏ (dừng), khác một số nước châu Âu có thêm đỏ+vàng (chuẩn bị đi) trước khi chuyển xanh. Có nơi thử nghiệm đèn giao thông thêm màu xanh dương cho người đi bộ khiếm thị kết hợp âm thanh, nhưng đó là tín hiệu phụ trợ, không thay thế 3 màu gốc. Ba màu này cũng được dùng nhất quán trên đèn tín hiệu tàu hỏa, đèn báo khẩn cấp, cho thấy tính phổ quát của nó.

Nhiều người nghĩ đèn vàng nghĩa là tăng tốc để vượt qua trước khi đèn đỏ bật, nhưng thực chất vàng là tín hiệu cảnh báo để giảm tốc và chuẩn bị dừng an toàn, trừ khi bạn đã ở quá gần vạch dừng không thể phanh kịp. Hiểu sai này là nguyên nhân phổ biến gây tai nạn ở các giao lộ vì hai luồng xe từ hai hướng có thể cùng lao vào lúc đèn vừa chuyển màu.