微量氧分析儀的原理主要有化學電池法、原電池法、燃料電池法、赫茲電池法和濃差電池法。要檢測的氧氣先通過一個小的毛細口傳感器，然后通過一個疏水膜擴散進入，到達電極表面。傳感器的結構設計保證會有適量的氣體進入與感應電極反應產生足夠的電信號，并同時防止電解液泄漏出傳感器。通過疏水膜擴散進入傳感器里的氣體在感應電極發生氧化/還原反應，電極間連接一個電阻，這樣，陰極和陽極間會產生一個與氧濃度成正比的電流。通過檢測這個電流，就反應出氣體中的氧濃度。