Nabız oksimetresinin ardındaki temel prensip, oksijenli kanın kızılötesi ışıktan daha fazla kırmızı ışık emdiği, oksijeni giderilmiş kanın ise kırmızı ışıktan daha fazla kızılötesi ışık emdiğidir. Nabız oksimetresi, hastanın parmağından veya kulak memesinden gönderilen, biri kırmızı ve biri kızılötesi olmak üzere iki ışık kaynağı kullanır. Dokudan geçen ışık daha sonra ışığı elektrik sinyaline dönüştüren bir fotodiyot tarafından algılanır. Bu elektrik sinyali daha sonra oksijen doygunluğunu hesaplayan ve bunu ekranda görüntüleyen bir mikroişlemci tarafından işlenir.
Nabız oksimetresi, hastanın oksijen satürasyonunu hızlı ve kolay bir şekilde ölçmek için kullanılabilecek çok basit ve ağrısız bir işlemdir. Genellikle hastanelerde, kliniklerde ve diğer tıbbi ortamlarda kullanılır ve ayrıca belirli tıbbi rahatsızlıkları olan hastalar tarafından evde de kullanılabilir.