Nguyên tắc làm việc của máy đo độ dày màng chủ yếu như sau:
Nguyên tắc cảm ứng từ: Thích hợp để đo độ dày của lớp phủ không từ tính trên chất nền kim loại sắt từ. Dụng cụ này xác định độ dày của lớp phủ bằng cách đo sự thay đổi thông lượng từ giữa đầu dò và chất nền.
Nguyên lý dòng xoáy: Được sử dụng để đo độ dày của lớp phủ không dẫn điện trên chất nền kim loại không sắt từ. Các trường điện từ tần số cao được tạo ra bởi đầu dò tạo ra một xoáy trong chất nền. Sự thay đổi độ dày của lớp phủ có thể ảnh hưởng đến kích thước của xoáy, do đó đo độ dày của lớp phủ.
Nguyên tắc siêu âm: Sử dụng sự khác biệt về tốc độ truyền sóng siêu âm qua các phương tiện khác nhau để đo độ dày của lớp phủ. Đầu dò phát ra sóng siêu âm, được nhận sau khi phản xạ từ lớp phủ và chất nền, tính toán độ dày của lớp phủ bằng cách đo thời gian truyền sóng siêu âm.