Načelo delovanja merilnika debeline prevleke temelji predvsem na principu merjenja magnetne privlačnosti in principu merjenja magnetne indukcije. Pri principu merjenja magnetne privlačnosti merilnik debeline prevleke uporablja sesalno silo med trajnim magnetom (sondo) in magnetnim jeklenim materialom, da določi debelino prevleke v določenem sorazmerju z razdaljo med obema. Ko je razlika v magnetni prepustnosti med premazom in substratom dovolj velika, lahko izvedemo meritev. Prednosti te metode so enostavno upravljanje, robustnost in odsotnost napajanja in kalibracije, kar je še posebej primerno za kontrolo kakovosti na licu mesta v delavnici.
Pri principu merjenja magnetne indukcije merilec debeline prevleke označuje debelino prevleke z magnetnim tokom ali magnetnim uporom sonde skozi neferomagnetno prevleko v feromagnetno podlago. Ta metoda je primerna za merjenje debeline nemagnetnih plasti na magnetnih materialih in ima visoko merilno natančnost. Relativna magnetna prepustnost substrata mora biti običajno nad 500, kot so jeklo, železo, srebro, nikelj in drugi materiali.
Poleg tega lahko merilnik debeline prevleke uporablja tudi metodo merjenja debeline z vrtinčnimi tokovi, ki uporablja princip vrtinčnih tokov. Ko se tuljava v sondi napaja, se ustvari visokofrekvenčno magnetno polje. Velikost vrtinčnega toka, ki nastane, ko se sonda dotakne kovinske podlage prevleke, ki jo je treba izmeriti, odraža velikost reže med sondo in podlago, s čimer se izračuna debelina prevleke. Ta metoda je primerna za odkrivanje prevodnih kovinskih ali nekovinskih materialov, ki lahko inducirajo vrtinčne tokove.