STED działa na zasadzie wygaszania fluorescencji w specyficznych obszarach próbki pozostawiając środek ogniska aktywnym dla fluorescencji. Kształt ogniska wiązki lasera wygaszającego poddaje się modyfikacji poprzez zmianę właściwości płaszczyzny soczewki obiektywu. Jednym z pierwszych i najbardziej popularnych przykładów takich kształtów jest torus w przekroju poprzecznym ogniska pokazany na rysunku poniżej. Czerwony obszar jest wygaszany, podczas gdy zielony punkt w środku pozostaje aktywny. Taki kształt ogniska generowany jest przy użyciu dyfrakcyjnych elementów optycznych (DOE, z ang. diffractive optical elements), takich jak kołowy polaryzator połączony ze spiralną płytką fazową (ang. helical phase ramp/plate). Boczna rozdzielczość takiego elementu wynosi między 30 a 80 nm, jakkolwiek zostały osiągnięte wartości rzędu 2,4 nm. Generowanie innych kształtów ogniska pozwala uzyskać rozdzielczości osiowe rzędu 100 nm. Zmodyfikowane równanie Abbego opisujące rozdzielczość subdyfrakcyjną jest następujące:
gdzie oznacza długość fali świetlnej, jest współczynnikiem załamania światła w ośrodku badanym, jest natężeniem światła we wnęce rezonansowej lasera, a jest natężeniem nasycenia.