信号の制御方式は、制御対象の信号交差点の関連性から以下の分類に分けられる。
日本の信号制御は大きく分けてマクロ制御とミクロ制御に分けられている。前者（マクロ制御）は感知器によって収集・予測されたデータに基づきサイクル、スプリット、オフセットを制御する。後者（ミクロ制御）は感知器から得られたデータを処理したものと、マクロ制御で得られた各種のパラメータに基づき、事故の危険性などを考慮して各信号の表示時間を秒単位で制御している。
一方で、制御パラメータの設定（サイクル長、青信号スプリット、オフセット）から、以下の分類に分けられる。
交差点の流入部において、現示・車線別に単位時間あたりに停止線を通過できる最大の車両台数のことを「飽和交通流率」と呼ぶ。信号が青表示に変わった直後に車両が通過できる台数は飽和交通流率に達しないが、青表示に変わってから飽和交通流率に到達するまでの時間を「発進損失」と呼ぶ。そして黄表示に変わってから次の青表示に変わるまでの時間を「クリアランス損失」と称する。発進損失・クリアランス損失に該当せず、青表示で飽和交通流率で交通を捌ける時間を「有効青時間」となる。
端末感応制御.
端末感応制御には以下の種類がある。
信号機の分類.
使用用途による分類.
車両用信号機.
日本では一般的に横型であるが、降雪が多い地方や狭隘な場所では縦型の信号機が設置されることがある。黄色、赤色といった特定の灯火しか使用しない場合でも、青・黄・赤の三色の車両用信号機を用いることが望ましい。特定の方向の交通のみに通行権を与えるために青矢灯または黄矢灯（路面電車用）の矢印灯器を設置する。矢印灯器を配置は、横型灯器の場合は三色灯器の下に、縦型灯器の場合は三色灯器の右に配置する。いずれも青の隣に左折矢印、黄の隣に直進矢印、赤の隣に右折矢印を配置する。
自動運転を行う車両はカメラなどで信号機の表示を認識しているが、逆光時などで正確に判断できないことがある。そのため、信号機に取り付けた通信機や交通管制センターからの情報によって信号機の表示を識別することが検討されている。
自転車用信号機.
日本国内では基本的に自転車も原則としては車両用信号機に従って通行する。
いずれも「自転車専用」と書かれた標示板が設置される。
歩行者用信号機.