水分儀利用的現象是：許多的物質在特定波長下吸收紅外能量，而不吸收在其它波長下的紅外能量。當測量受測物質的水含量時，最少選擇兩種波長。一種是為參照波長，不會被受測物質或水強烈吸收。另一種是為測量波長，它不會被受測物質強烈吸收，但會被水強烈吸收。
儀器使用裝嵌在轉輪上的精密紅外濾光片。這種安裝允許參照光和測量光的脈沖交替地通過濾光片。被保留的光束會被聚焦在受測試的樣品上。首先是參照光被投影在樣品上，然后是測量光被投影在樣品上。這兩個具有時序的光能脈沖會被反射回到一個探測器上，依次轉換成兩個電信號。參考通道表示預計的反射能量的多少。測量通道有一部分被水分子所吸收，因此其能量將出現衰減。這兩個信號結合形成一個比率（參照除法測量）。這比率與一些從不同含水程度樣品中獲得的其它比率的差，是與兩者含水量的差成正比例。多種的因素能調節這比率而形成測量物料水分率的結果。