Un pH-mètre fonctionne grâce à un mécanisme de cellule électrochimique, où les H + de la réaction chimique permettent de déterminer leur concentration en solution. Pour déterminer le pH à l'aide d'un pH-mètre, on utilise une électrode de référence et une électrode de mesure, qui sont sensibles aux analytes.
En d'autres termes, un pH-mètre est un amplificateur à haute impédance qui mesure avec précision les tensions minimales des électrodes et affiche les résultats directement en unités de pH sur un écran analogique ou numérique. Dans certains cas, les tensions peuvent également être interprétées pour des applications spéciales ou l'utilisation d'électrodes sélectives d'ions ou d'électrodes à potentiel d'oxydation/réduction.