本方法所采用的電極由一小室構成，室內有兩個金屬電極并充有電解質，用選擇性薄膜將小室封閉住。實際上水和可溶解物質離子不能透過這層膜，但氧和一定數量的其他氣體及親水性物質可透過這層薄膜。將這種電極浸入水中進行溶解氧測定。
　　因原電池作用或外加電壓使電極間產生電位差。這種電位差，使金屬離子在陽極進入溶液，而透過膜的氧在陰極還原。由此所產生的電流直接與通過膜與電解質液層的氧的傳遞速度成正比，因而該電流與給定溫度下水樣中氧的分壓成正比。
　　因膜的滲透性明顯地隨溫度而變化，所以必須進行溫度補償。可采用數學方法（使用計算圖表、計算機程序）;也可使用調節裝置;或者利用在電極回路中安裝熱敏元件加以補償。某些儀器還可對不同溫度下氧的溶解度的變化進行補償。