微量水分析仪利用电解水分子为氢气与氧气的原理。传感器由一个玻璃材质的圆柱和两根并行的电极组成。电极材质通常由铂或铑金属丝制成，并在两根电极之间涂有很薄的一层磷酸H3PO4。当两电极之间出现电解电流时，酸中的水分会被分解为氢气和氧气。这一过程的最终产物是五氧化二磷，这是一种高吸湿性物质，因此会从样气中吸收水分。通过连续的电解过程，样气的水分含量与电解后的水分是平衡的。电极电流与样气中水分含量成比例，信号经过仪器内部信号放大器处理后显示并读出数据。
这种原理可以用来测量各种气体，包括Cl2、HCl、H2S、H2SO4、HBr、SO2、SF6、CO2等气体和全部惰性气体，极少数会同磷酸发生化学反应的气体除外。探头适用于测量各种惰性气体、碳氢化合物或根据所选择的探头材质应用于HCl、Cl2或SO2等腐蚀性气体中。探头与样气接触的材料可以是玻璃、铂或铑，其他材质也可以提供。样气以特别的传递方式流经探头，再结合一个高质量的界面，从而确保探头响应迅速和受干扰影响最小，这些设计对于很低的ppm级测量十分重要。
