汽車尾氣檢測設備的工作原理是通過一系列的技術手段收集、分析車輛排放的廢氣成分，以判斷是否符合環保標準。

主要采用的技術包括傳感器技術和數據處理算法。車輛運行時排出的廢氣成分，像一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物等，會被尾氣檢測設備的傳感器感知到濃度。

比如非分光式紅外測量法（NDIR），利用不同氣體吸收不同波長紅外輻射能量的特性，當紅外線穿過含有不同組分的氣體時，一部分輻射能量被吸收，且被吸收的能量與被測氣體濃度成正比。這個過程依靠非分光式紅外傳感器，由紅外光源、氣室、波長濾波器以及紅外探測器組成，氣體用泵吸方式導入氣室，通過補償計算得到濃度信號。

還有高精度紫外差分吸收光譜氣體分析技術（UV-DOAS）來測量 NO、NO2 的氣體濃度，其依靠光源、氣室、光譜儀和微處理器，利用氣體分子的窄帶吸收特性鑒別氣體成分并計算濃度。

氧氣濃度檢測依靠氧傳感器，屬于電化學電池式傳感器，其產生的電流大小和氧氣消耗量成正比，信號處理后能被設備識別計算出氧氣濃度。

另外，有的設備兩個光源提供脈沖紅外線，儀器分上下兩部分，上部有測定室、比較室，下部是檢測室，通過溫差使電容器表面金屬膜片彎曲振動，振幅與排氣中 CO 濃度有關，用電信號輸出檢測值。

汽油車排氣分析儀對 O2 和 NOx 濃度通常采用電化學原理測定，O2 通過氧傳感器測定，NOx 濃度用化學發光法原理測定。

濾紙式煙度計利用氣泵抽取柴油車尾氣，使之透過濾紙并染黑，用光電檢測裝置測染黑度得出排氣煙度值。

不透光煙度計測定入射光和出射光強度，計算不透光度和光吸收系數。

機動車尾氣遙測系統通過光源發送紫外光和紅外光，汽車尾氣吸收光線改變透射光強度，監測相對濃度后推導計算出絕對濃度，還能監測汽車加速度和速度等。