不同類型的血凝儀采用的原理也不同，目前主要采用的檢測方法有：凝固法、底物顯色法、免疫法、乳膠凝集法等。由于在血栓/止血檢驗中最常用的參數，均可用凝固法測量，故目前半自動血凝儀基本上以凝固法測量為主，在全自動血凝儀中，也一定包括凝固法測量方式。
凝固法(生物物理法)
凝固法是通過檢測血漿在凝血激活劑作用下的一系列物理量 (光、電、機械運動等)的變化，再由計算機分析所得數據并將之換算成最終結果，所以也可將其稱作生物物理法。
a.電流法
電流法利用纖維蛋白原無導電性而纖維蛋白具有導電性的特點，將待測樣品作為電路的一部分，根據凝血過程中電路電流的變化來判斷纖維蛋白的形成。但由于電流法的不可靠性及單一性，所以很快被更靈敏、更易擴展的光學法所淘汰。
b. 光學法(比濁法)
光學法血凝儀是根據凝固過程中濁度的變化來測定凝血功能。
根據待驗樣品在凝固過程中光的變化來確定檢測終點的。當向樣品中加入凝血激活劑后，隨著樣品中纖維蛋白凝塊的形成過程，樣品的光強度逐步增加，儀器把這種光學變化描繪成凝固曲線，當樣品完全凝固以后，光的強度不再變化。通常是把凝固的起始點作為 0%，凝固終點作為100%，把50%作為凝固時間。光探測器接收這一光的變化，將其轉化為電信號，經過放大再被傳送到監測器上進行處理，描出凝固曲線。
光學法凝血測試的優點在于靈敏度高、儀器結構簡單、易于自動化 ; 缺點是樣品的光學異常、測試杯的光潔度、加樣中的氣泡等都會成為測量的干擾因素。
c.磁珠法
早期的磁珠法是在檢測杯中放入一粒磁珠，與杯外一根鐵磁金屬桿緊貼呈直線狀，標本凝固后，由于纖維蛋白的形成，使磁珠移位而偏離金屬桿，儀器據此檢測出凝固終點，這類儀器也可稱為平面磁珠法。早期平面磁珠法能有效克服光學法中樣品本底干擾問題，但存在靈敏度低等缺點。
現代磁珠法出現在 20世紀80年代末，90年代初進入商品化。現代磁珠法被稱為雙磁路磁珠法。雙磁路磁珠法的測試原理如下: 測試杯的兩側有一組驅動線圈，它們產生恒定的交變電磁場，使測試杯內特制的去磁小鋼珠保持等幅振蕩運動。凝血激活劑加入后，隨著纖維蛋白的產生增多，血漿的粘稠度增加，小鋼珠的運動振幅逐漸減弱，儀器根據另一組測量線圈感應到小鋼珠運動的變化，當運動幅度衰減到50%時確定凝固終點。
底物顯色法(生物化學法)
底物顯色法是通過測定產色底物的吸光度變化來推測所測物質的含量和活性的，該方法又可稱為生物化學法。檢測通道由一個鹵素燈為檢測光源，波長一般為 405nm。探測器與光源呈直線，與比色計相仿。
血凝儀使用產色底物檢測血栓與止血指標的原理是 : 通過人工合成與天然凝血因子有相似的一段氨基酸排列順序、并還有特定作用位點的小肽，并將可水解產色的化學基因與作用位點的氨基酸相連。測定時由于凝血因子具有蛋白水解酶的活性，它不僅能作用于天然蛋白質肽鏈，也能作用于人工合成的肽鏈底物，從而釋放出產色基因，使溶液呈色。產生顏色的深淺與凝血因子活性成比例關系，故可進行精確的定量。目前人工合成的多肽底物有幾十種，而最常用的是對硝基苯胺(PNA)，呈黃色，可用405mm波長進行測定。
免疫學方法
在免疫學方法中以純化的被檢物質為抗原，制備相應的抗體，然后用抗原抗體反應對被檢物進行定性和定量測定。常用方法有 :
a.免疫擴散法。將被檢物與相應抗體在一定介質中結合，測定其沉淀環大小，與標準進行比較，計算待測物濃度。此法操作簡單，不需特殊設備，但耗時過長，靈敏度不高，僅適于含量較高凝血因子檢測。
b.箭電泳。在一定電場中，凝膠支持物內的被檢物與其相應抗體結合形成的一個個“火箭峰”，火箭峰的高度與其含量成正比，通過測定峰高并與標準比較進行定量測定。此法操作復雜，臨床應用較少。
c.雙向免疫電泳。 通過水平與垂直兩個方向進行電泳可將某些分子結構異常的凝血因子進行分離。
d.酶聯免疫吸附試驗(ELISA法)。用酶標抗原或抗體和被檢物進行抗原結合反應，經過洗滌除去未結合的抗原或抗體及標本中的干擾物質，留下固定在管壁的抗原抗體復合物，然后加入酶的底物和色原性物質，反應產生有色物質，用酶標儀進行測定，顏色深淺與被檢物濃度呈比例關系。該法靈敏度高，特異強，目前已用于許多止血、血栓成分檢測。
e.免疫比濁法。 將被檢物與其相應抗體混合形成復合物，從而產生足夠大的沉淀顆粒，通過透射比濁或散射比濁進行測定。此法操作簡便，準確性好，便于自動化。