超声测厚仪主要有主机和探头两部分组成，主机电路包括发射电路、接收电路、计数显示电路三部分，由发射电路产生的高压冲击波激励探头，产生超声发射脉冲波，脉冲波经介质介面反射后被接收电路接收，通过单片机计数处理后，经液晶显示器显示厚度数值，它主要根据声波在试样中的传播速度乘以通过试样的时间的一半而得到试样的厚度。
超声波测厚仪是根据超声波脉冲反射原理来进行厚度测量的，当探头发射的超声波脉冲通过被测物体到达材料分界面时，脉冲被反射回探头，通过精确测量超声波在材料中传播的时间来确定被测材料的厚度。凡能使超声波以一恒定速度在其内部传播的各种材料均可采用此原理测量。
由于超声波处理方便，并有良好的指向性，超声技术测量金属，非金属材料的厚度，既快又准确，无污染，尤其是在只许可一个侧面可按触的场合，更能显示其优越性，广泛用于各种板材、管材壁厚、锅炉容器壁厚及其局部腐蚀、锈蚀的情况，因此对冶金、造船、机械、化工、电力、原子能等各工业部门的产品检验，对设备安全运行及现代化管理起着主要的作用。
超声波在遇到空气时会急剧衰减掉，为了让排出掉超声波探头和工件之间的空气，无损检测资源网采用超声波耦合剂去除。通常在工厂测量比较光滑的工件表面采用一般机油或其他无腐蚀的液体即可，比较粗糙的表面可采用比较粘稠的黄油，测量完毕一定要把探头表面以及标准块表面耦合剂擦除掉。在同一点重复测量时，每次将探头离开10cm以上，间隔几秒钟后再测，避免被测材料因探头磁化后，影响下次测量结果。
使用超声测厚仪时，平面调零测平面，凸面调零测凸面，凹面调零测凹面，避免因结构不同而产生测量误差；尽量使用被测材料作为调零基体，避免因不同材料的导磁性不同，而出现测量误差；尽量在被测材料的同一部位调零后，再测相同部位。例如，在工件边缘和中间部位应分别调零；做调零用的表面，要尽量光滑；被测材料表面的粗糙度对测量数值影响很大，假如表面不光滑，应视情况取平均值；测量时，探头要保持与被测料面垂直，否则会产生较大误差。
超声波探头与被测物体表面接触，主控制器控制发射电路，使探头发出的超声波到达被测物体底面反射回来，该脉冲信号又被探头接收，经放大器放大加到示波器垂直偏转板上。标记发生器输出时间标记脉冲信号，同时加到该垂直偏转板上。而扫描电压则加在水平偏转板上。因此，在示波器上可直接读出发射与接收超声波之间的时间间隔t。被测物体的厚度h为：h＝ct/2，式中c为超声波的传播速度。