名古屋市大須にある各方面の車両用・歩行者用を一体にまとめた信号機信号機（縦型）名古屋市の一部で試験的に設置されている時間表示一体型信号機1974年製の合成樹脂製カバーの歩行者用信号（縦型）。劣化しているが歩行者専用標識が付いている歩行者用信号機（横型）LED信号機。信号電材製。押しボタン信号ということを表す看板がついている
学校の通学路や公共施設の前など、人の横断が多い場所では交差点でなくとも道路上に横断歩道を引き、信号機を設置している箇所がある。小さな村で村内に信号機が必要な場所がないような地域では、子供に信号機の決まりを学ばせるため、あえて小学校の前などに設置することもある。
高速道路内で立地条件などにより立体交差ができないジャンクションやインターチェンジ、また危険防止のため長大トンネルの出入口などに設置されている箇所もある（美女木ジャンクション内、関越トンネル手前など）。このほか踏切のうち、交通量の特に多い場所では信号機が設置されている箇所もある。日本の道路交通法では車両は踏切の手前での一旦停止が義務付けられているが、踏切に信号機が設けられている場合、その信号機が青であれば一旦停止せずに踏切内を進むことができる。このため、交通量が多い踏切では、信号機を設けて踏切通過時の一旦停止をなくし、渋滞の緩和を図っている。ただし、交差点の場合と同様に、青信号であっても、渋滞などにより踏切内で停止して良いわけではなく、また踏切内で停止するのは非常に危険であるため、注意が必要である。
設置方法としては通常は交差点の各位置に分散して信号機が設置される。道幅の狭い場所では全方向向けの信号機を集約したものを1基だけ設置する例もあるが、数は少ない（写真参照）。
車両用のものは横型と縦型がある。日本では横型が主流となっている。縦型のものは構造上、横型に比べて雪の付着が少ないため、積雪地で多く用いられているほか、狭い場所で見やすいので狭い路地や陸橋とその側道などでも使用されていることがある。韓国・台湾でも横型が主流となっている。欧米・中国をはじめ、世界的には環境を問わず、縦型を使用するのが主流である。通常、レンズの大きさは、300mmが主流の都道府県が多いが、東京都のような250mmが主のところがある。450mmの物も稀に存在し、岐阜県などで、たまに見かけることができるが、最近はLED信号機に更新されつつあり、減少傾向にある。
灯火の配列は、横型の場合は日本など左側通行の国では左から緑・黄・赤の順に並べ、韓国・台湾など右側通行の国では逆に右から緑・黄・赤の順に並べる。縦型の場合は原則として下から緑・黄・赤の順で並ぶ。これは、「止まれ」の赤信号が目立つための配置である。特定方向のみへの進行を認める緑の矢印が表示されるものもある。なお、大阪周辺には「とまれ」という文字が表示される信号機もある。
特殊な例としては、信号機が本来表示すべき交通ではない他の交通が誤認を起こさないように、灯火上部のひさしが横に伸びているもの、灯火のカバーに偏光レンズを使用しているもの、赤だけ450mmレンズのものなどがある。信号の誤認には、真正面以外の方向から見えて誤認する場合と、同一の正面方向に短い間隔で異なる表示をする信号機が複数あるため先の信号機を見て誤認する場合がある。いずれも、誤認は交通事故の原因となるので、一定の角度以外には信号機の灯火が見えないようにされている。
日本の車両用信号の枠（灯器）は、1960年代までは四角形であったが、1970年代以降は縁が丸い形状のものになっている。また1970年代以降のものは、色覚障害に配慮して緑色部分の色を国際基準から逸脱しないぎりぎりまで青色に近づけた色に変更されている。
また、信号機を支えるアーム部、及び信号機の上下に、交差点名（地名）表示板や時差式、押しボタン式、感応式の信号であることの表示板が設置されていることが多い。
歩行者用のものは縦型で、下が緑、上が赤の配置となっている物が多いが、横型のものも存在する（画像参照）。また、歩行者用のものは信号機の中にイラストが描かれており、緑は歩いている人、赤は立っている人のイラストとなっている。中身が電球のものは、周りに色がついておりイラストの部分だけが白抜きになっているが、LEDのものは逆に、黒地で人型のイラスト部分だけが灯色に光るようになっている。通称「青人間」「赤人間」。赤灯のデザインは、電球式では腕が胴体に付けられているが、LEDのものは腕が開いている。2004年に長野駅善光寺口前と松本駅東口ではイラスト部分が動く歩行者用信号機が試験的に設置されていたが、試験終了後は撤去されている。
また、信号を無視した無理な横断を防ぐ目的で、緑の残り時間や赤の待ち時間が表示される物も増えている。都道府県・交差点により、時間を5秒刻みの数字で表示するものと、縦向きグラフ棒の減り具合で示すものがある。2006年8月には、時間表示と信号表示が一体化した新型の信号機が名古屋市のため、信号六社と呼ばれる国内メーカーで寡占されている。
研究開発としては、国際的に見て、ヨーロッパが最も進んでおり、続いてオーストラリア、日本の順である。これは、信号機制御という性格上、目標値が心理的、社会的なものであり、国民性が現れるためである。このためか、アメリカではopacと呼ばれるプロトシステム以外では出遅れている。アメリカは車社会であるが、都市構造的に、フリーウェイを利用し信号はインターチェンジと職場等の間のつなぎ的意味合いが強いためである。
本来信号機制御は、電力等で用いられる現代制御を用いた制御であるべきだが、計測の問題等があり、欧州のutopia、アメリカのopac以外では、テーブル制御を用いたやや時代遅れな制御を用いている。なお、utopia、opac共に、制御の計算に多大な時間を要するため、未だ試作段階の域を出ていない。
日本国内では信号機制御システムが1年365日すべての日にどんな天気でも稼動している電化製品ということで、TOTOがウォシュレットの制御機器に応用したという裏話がある。
灯火方式による信号機の世界初は、1868年、ロンドン市内に設置された信号機である。これは光源にガスを使い、緑色と赤色を手動で表示するものであった。この信号は馬車の交通整理のために置かれたが、起動後まもなく爆発事故を起こしている。1918年、ニューヨーク市内に世界初の電気式信号機が設置されている。
日本では、1930年3月23日[1]に東京市（当時）の日比谷交差点に設置されたものが最初である。
