Comme mentionné précédemment, les dispositifs de protection contre la foudre existaient dès l'Antiquité ; ils pouvaient être vus de chaque côté des bâtiments, répondant à des fins à la fois esthétiques et pratiques. Aujourd'hui, les tiges métalliques-appelées paratonnerres-se trouvent couramment sur les toits, les bâtiments d'usine, les sites de lancement de fusées et les antennes satellite ; leur utilisation s'est répandue dans le monde entier depuis 1769.
Les scientifiques pensent que lorsqu’un paratonnerre détecte la présence d’un nuage d’orage, il déclenche un processus de décharge ; en neutralisant la charge électrique portée par la foudre, le danger est éliminé. D’autres soutiennent que le paratonnerre fonctionne en attirant le courant de foudre et en le canalisant du ciel vers le sol. Bien que les théories varient, l’identification de la bonne méthode de protection contre la foudre est essentielle pour prévenir efficacement les coups de foudre.
Des expériences montrent que la quantité de courant libérée par un paratonnerre lors d'un orage est minime -souvent quelques microampères-, alors qu'un coup de foudre typique implique une charge de 25 coulombs. Cela implique qu’il faudrait des centaines, voire des milliers de paratonnerres, fonctionnant pendant une demi-heure, pour décharger l’énergie d’un seul coup de foudre standard. Ainsi, le courant dégagé par un paratonnerre lors d'un orage est assez limité ; au lieu de cela, il agit comme une balise, attirant la foudre et canalisant le courant dans la terre pour éviter d'endommager le bâtiment.
Un système de protection contre la foudre se compose de trois composants principaux : une borne aérienne (le paratonnerre lui-même), un conducteur de descente et une électrode de mise à la terre. Le paratonnerre sert de terminal aérien, conçu pour attirer la foudre vers le conducteur métallique. Le courant est ensuite guidé via le conducteur de descente jusqu'à l'électrode de mise à la terre, contrôlant ainsi efficacement le trajet de la foudre. L'électrode de mise à la terre est enfouie sous terre et reste hors de vue ; il dissipe le courant dans la terre, où la charge est neutralisée.
Les paratonnerres offrent la protection la plus efficace pour les bâtiments. Comme le dit le proverbe : « Il fait froid au sommet » ; Les immeubles-de grande hauteur sont facilement atteints par la foudre et sont les plus vulnérables aux impacts. Des enquêtes indiquent que les bâtiments bas-et les maisons-à un étage sont moins susceptibles d'être frappés, même si le risque n'est pas totalement absent. Il est donc conseillé d’installer des systèmes de protection contre la foudre sur tous les bâtiments. Les dispositifs de protection contre la foudre doivent être installés à une hauteur supérieure à celle du bâtiment lui-même et toutes les connexions doivent être sécurisées ; une soudure électrique ou au gaz est nécessaire pour l'installation afin d'assurer une protection optimale de la structure. Tout défaut lors de l’installation pourrait facilement permettre au courant de se détourner vers d’autres zones, causant potentiellement de graves dommages.