液位傳感器的工作原理有多種。

靜壓式液位傳感器是基于所測液體靜壓與液體高度成比例的原理，當液位傳感器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力通過公式Ρ=ρ.g.H+Po計算，其中P是變送器迎液面所受壓力，g是當地重力加速度，ρ是被測液體密度，Po是液面上大氣壓，H是變送器投入液體的深度。通過導氣不銹鋼將液體壓力引入傳感器正壓腔，再將液面上大氣壓與傳感器負壓腔相連，抵消背面的Po，使傳感器測得壓力為ρ.g.H，從而得到液位深度。

激光液位傳感器是一種非接觸式高精度液位傳感器，把超聲波換成光波，利用半透射反射鏡處理光流發射出的激光，一部分作為基準參考信號輸入時間變送器，另一部分通過半透射反射鏡的激光經光學系統處理成平行光束照射在物體面上，反射波到達傳感器接收部再轉換成電信號，利用取樣電路處理，通過微機進行數據處理，變為數字顯示液位值的模擬輸出信號，軟件檢測信號可靠性，出現故障則報警。適用于湖泊、河道等監測領域。

雷達液位傳感器具備和激光測量原理類似的優勢，不受測量介質影響，受外部環境影響小，無需重復校準，但測量高度一般在6米以內，適用于帶加熱蒸汽的大型容器罐內測量，如渣油、瀝青等監測領域。

超聲波液位傳感器監測超聲波發送與反射的時間差來計算液位高度，安裝簡單，靈活性高，但易受超聲波傳播能量損耗影響，不適用于吸波環境，如泡沫、粉塵、蒸汽等監測領域。

靜壓式液位傳感器通過在底部安裝壓力傳感器得到壓力值，計算轉換為液位高度，優點是不受液面高度影響，但高度越高要求傳感器精度越高，長時間使用或更換液體時需校準，廣泛應用于城市給排水等監測領域。

浮球式液位傳感器通過浮球升降測量液位變化，為機械式檢測，重復精度較差，不適合粘稠或含雜質液體，易造成浮球堵塞，應用范圍廣且經濟實用，常用于集水坑等監測領域，不適用食品衛生行業。

音叉振動液位開關廣泛應用于工業控制系統，原理是當液體或散料填充兩個振動叉時，共振頻率改變，依靠檢測頻率改變發出開關信號，輸出為開關量，不能測量連續高度。

還有光電折射式測量，通過傳感器內部發光，光線經透明樹脂全反射至傳感器接收器，遇液面時部分光線折射至液體，檢測全反射回來光量值減少來監控液面，僅適用于透明液體的液位測量。

水位傳感器工作原理是當水進入容器后引起傳感器殼體和感應電極之間電容量變化，經過電路轉換、精確的線性和溫度補償，輸出4-20mA標準信號供給顯示儀表。