質量流量傳感器的工作原理主要有熱式和科里奧利式。

熱式質量流量計基于能量守恒定律，利用測量傳感器中介質的溫度變化來計算介質的熱量，進而算出介質的質量流量。其傳感器由加熱裝置和測溫傳感器組成，加熱裝置使介質溫度增加，測溫傳感器檢測溫度變化，介質流過傳感器后的溫度變化與輸出信號成正比。

科里奧利式質量流量計基于科里奧利力原理，包含一個或多個振動的管道，流體在管道內流動時會受到科里奧利加速度的影響，使管道產生扭轉，扭轉角度與流體的質量流量成正比。通常配備有傳感器來檢測管道的振動頻率和相位差，通過這些數據可計算出流體的質量流量。中部裝有驅動線圈，兩端裝有檢測線圈，變送器提供的激勵電壓加到驅動線圈上時，振動管作往復周振動。工業過程的流體介質流經傳感器的振動管，會產生科氏力效應，使兩根振管扭轉振動。安裝在振管兩端的檢測線圈產生相位不同的兩組信號，這兩個信號相位差與流經傳感器振管的流體質量流量成比例關系，計算機解算出流經振管的質量流量。不同的介質流經傳感器時，振管的主振頻率不同，據此可解算出介質密度。安裝在傳感器振管上的鉑電阻可間接測量介質的溫度。