遊標卡尺設計原理如下：
遊標卡尺由尺身及能在尺身上滑動的遊標組成，遊標與尺身之間有一彈簧片，利用彈簧片的彈力使遊標與尺身靠緊。遊標上部有一緊固螺釘，可將遊標固定在尺身上的任意位置。尺身和遊標都有量爪，利用內測量爪可以測量槽的寬度和管的內徑，利用外測量爪可以測量零件的厚度和管的外徑。深度尺與遊標尺連在一起，可以測槽和筒的深度。
尺身和遊標尺上面都有刻度，以準確到0.1毫米的遊標卡尺為例，尺身上的最小分度是1毫米，遊標尺上有10個小的等分刻度，總長9毫米，每一分度為0.9毫米，比主尺上的最小分度相差0.1毫米，量爪併攏時尺身和遊標的零刻度線對齊，遊標的第10條刻度線恰好與主尺的9毫米刻度線對齊，當量爪間所量物體的線度為0.1毫米時，遊標尺向右應移動0.1毫米，第一條刻度線恰好與尺身的1毫米刻度線對齊，在測量大於1毫米的長度時，整的毫米數要從遊標“0”線與尺身相對的刻度線讀出。
