El principio de funcionamiento del medidor de nivel ultrasónico se basa en la medición del tiempo de propagación de las ondas sonoras. El sensor emite pulsos ultrasónicos, y cuando la onda sonora encuentra la superficie del medio medido, se refleja. El sensor recibe la señal reflejada y calcula el tiempo de ida y vuelta de la onda sonora. Debido a la velocidad de propagación conocida de las ondas sonoras en el aire, la altura del nivel del líquido se puede calcular a través de la diferencia de tiempo.

El diseño dividido se refiere a la instalación separada de sensores (sondas) y transmisores (unidades de procesamiento de señal), generalmente utilizado en entornos de alta temperatura, corrosivos o situaciones que requieren transmisión de señal remota. La sonda se instala directamente en el contenedor o tanque de almacenamiento, mientras que el transmisor puede instalarse en una ubicación fácil de observar y operar, y ambos están conectados por cables.