我們所觀察的每個物質所呈現的顏色都是由它的分子把電磁輻射（光）經過一系列的吸收和發射才呈現出來的。比色計的分析原理是一定濃度的混合物之間發生反應，形成顏色，其顏色的深淺與所測量物質的濃度成一定比例。當一種物質被一束強度I。的光照射時，一部分輻射被物質的分子吸收，而一部分強度為I，低于I。的輻射則被發射。
所吸收的輻射量根據Lambert-beer定率可得出：LogI。/I = A
其中：A =ελcd
在波長為照射λ下，物質分子的摩爾吸收系數 (molar extinction coefficient)
C = 物質的摩爾濃度
d = 光程
由于其它數值是已知的，因此可根據被發射的輻射I所決定的物質的顏色強度，從而算出物質的濃度。