Принцип роботи вимірювача товщини покриття в основному базується на принципі вимірювання магнітного тяжіння та принципі вимірювання магнітної індукції. У принципі вимірювання магнітного притягання вимірювач товщини покриття використовує силу всмоктування між постійним магнітом (зондом) і магнітним сталевим матеріалом для визначення товщини покриття в певному пропорційному співвідношенні з відстанню між ними. Коли різниця в магнітній проникності між покриттям і підкладкою досить велика, вимірювання можна виконувати. Перевагами цього методу є простота експлуатації, міцність і відсутність потреби в електроживленні та калібруванні, що особливо підходить для контролю якості на місці в майстерні.
У принципі вимірювання магнітної індукції товщиномір покриття характеризує товщину покриття за допомогою магнітного потоку або магнітного опору зонда через неферомагнітне покриття в феромагнітну підкладку. Цей метод підходить для вимірювання товщини немагнітних шарів на магнітних матеріалах і має високу точність вимірювання. Відносна магнітна проникність підкладки зазвичай повинна бути вище 500, наприклад сталі, заліза, срібла, нікелю та інших матеріалів.
Крім того, товщиномір покриття також може використовувати метод вимірювання товщини вихровими струмами, який використовує принцип вихрових струмів. Після подачі напруги на котушку в зонді створюється високочастотне магнітне поле. Розмір вихрового струму, який утворюється під час контакту зонда з металевою підкладкою покриття, що підлягає вимірюванню, відображає розмір зазору між зондом і підкладкою, таким чином розраховуючи товщину покриття. Цей метод підходить для виявлення провідних металевих матеріалів або неметалевих матеріалів, які можуть викликати вихрові струми.