Принцип действия основан на том, что скорость ультразвука в движущейся контролируемой среде равна векторной сумме скорости ультразвука в среде и скорости перемещения контролируемой среды относительно трубопровода.
Расходомер содержит 2 пары пьезоэлементов излучатель и приёмник, в одной из которых направление ультразвука совпадает с направлением движения среды, а в другой против направления движения среды.
О значении расхода судят по разности скоростей ультразвука по направлению и против движения среды.
Измерительные схемы фиксируют разность времени прохождения ультразвуковых импульсов или разность фаз, если ультразвуковой сигнал имеет синусоидальную форму.
Применяются также на принципе сноса, и на принципе эффекта Доплера (изменение частоты ультразвукового сигнала при изменении скорости движущейся жидкости).