天然氣檢測儀的檢測原理大概分催化燃燒式和電化學式，還有少量的儀器會用半導體和紅外原理的傳感器。

 電化學的傳感器工作原理：外界氣體進入氣體檢測儀后，氣體進入傳感器通過特氟綸薄膜到達電極，根據不同的氣體發生不同的電化學反應，當天然氣到達電極后就會被氧化，氧化反應使電子通過外電路從工作電極流向極板，形成電流，與氣體濃互成比例，接著氣體檢測儀內部對電流進行檢測放大，輸出后進行測量，在屏幕上顯示氣體濃度。
      催化燃燒傳感器工作原理：天然氣檢測儀由兩只固定電阻構成惠斯登檢測橋路。當含有天然氣混合氣體擴散到檢測元件上時，迅速進行無焰燃燒，并產生反應熱，使熱絲電阻值增大，電橋輸出一個變化的電壓信號，這個電壓信號的大小與可燃氣體的濃度成正比。它的優點是:選擇性好、反應準確、穩定性好、能夠定量檢測、不易產生誤報、控制可靠、壽命三年左右。