Um sistema de proteção contra relâmpagos tem como objetivo blindar uma estrutura, seus ocupantes e seus conteúdos dos efeitos térmicos, mecânicos e elétricos associados com os relâmpagos. O sistema atua de modo que a descarga atmosférica possa entrar ou sair do solo sem passar através das partes condutoras da estrutura ou através de seus ocupantes, danificando-os ou causando acidentes. Um sistema de proteção contra relâmpagos não impede que o relâmpago atinja a estrutura, ele promove um meio para controlar e impedir danos através da criação de um caminho de baixa resistência elétrica para a corrente elétrica fluir para o solo. A idéia de proteger prédios e outras estruturas dos efeitos diretos dos relâmpagos através do uso de condutores foi pela primeira vez sugerida cerca de dois séculos atrás por Benjamin Franklin.

Os principais componentes de um sistema de proteção contra relâmpagos ou sistemas de proteção contra descargas atmosféricas (SPDA) são:

o   Terminais aéreos;

o   Condutores de descida;

o   Terminais de aterramento;

o   Condutores de ligação equipotencial.

Os terminais aéreos, conhecidos como pára-raios, são hastes condutoras rígidas montadas em uma base com o objetivo de capturar o relâmpago. Eles devem ser instalados nos pontos mais altos da estrutura. Algumas vezes, estas hastes são interligadas através de condutores horizontais. Os condutores de descida são cabos que conectam os terminais aéreos aos terminais de aterramento. Os terminais de aterramento são condutores que servem para conectar os condutores de descida ao solo. Eles são tipicamente condutores de cobre ou revestidos com cobre enterrados no solo. O nível de aterramento depende bastante das características do solo. Os condutores de ligação equipotencial, por sua vez, são condutores que visam igualar o potencial entre os diferentes condutores para impedir descargas laterais.

Descargas laterais, também conhecidas como correntes de sobretensão, são causadas por diferenças de potencial entre a corrente, percorrendo o condutor, e objetos próximos. Elas são resultados da resistência finita dos condutores à passagem de corrente elétrica e à indução magnética.

A zona de proteção de um sistema de proteção formado por um terminal aéreo é a região adjacente a qual é substancialmente imune à incidência direta de relâmpagos. Como uma regra simples, esta região pode ser representada por um cone ao redor do terminal aéreo, tendo um raio no solo equivalente a altura do terminal aéreo em relação ao solo. A aplicação desta teoria, denominada teoria do cone de proteção, tem muitas exceções e deve ser considerada somente como uma primeira aproximação. Em particular, tem-se mostrado que o raio do cone de proteção no solo depende do nível de proteção esperado, bem como da altura da estrutura. Para estruturas com alturas superiores a 20m, esta teoria não é aplicável. Nestes casos, aplica-se a teoria conhecida como teoria da esfera rolante. Esta teoria é baseada no conceito de distância de atração, que é a distância entre a ponta do líder escalonado e o ponto de queda do relâmpago no solo no instante da quebra de rigidez dielétrica do ar próximo ao solo. A zona de proteção calculada por esta teoria é em geral menor que aquela obtida pela teoria do cone de proteção. Para estruturas com alturas superiores a 60m, outro tipo de sistema de proteção, que utiliza condutores horizontais conectando os terminais aéreos que forma uma gaiola, é recomendado pelas Normas Brasileiras de Proteção ABNT NBR-5419.

Um sistema de proteção contra relâmpagos pode também incluir componentes para prevenir danos causados por efeitos indiretos dos relâmpagos como supressores de surtos. A atividade de relâmpagos próximos a um local, incluindo relâmpagos dentro das nuvens e entre nuvens, pode causar surtos de tensão, conhecidos como sobretensões ou transientes, que podem afetar linhas de tensão, cabos telefônicos ou de dados, e instrumentação em geral. Os surtos de tensão são aumentos momentâneos na tensão normal de um sistema, causados pelos efeitos eletromagnéticos associados aos relâmpagos. Os supressores de surtos podem ser adicionados a um sistema de proteção contra relâmpagos para proteger os equipamentos eletrônicos contra sobretensões. Existem diversos tipos de supressores, entre eles centelhadores a ar, centelhadores a gás, varistores e diodos zener. Em várias aplicações é necessário o uso combinado de mais de um tipo de supressor, formando um circuito de proteção.