Un tipico pulsossimetro utilizza un processore elettronico e una coppia di piccoli diodi a emissione di luce (LED) rivolti verso un fotodiodo attraverso una parte traslucida del corpo del paziente, di solito una punta delle dita o un lobo dell'orecchio. Un LED è rosso, con una lunghezza d'onda di 660 nm, e l'altro è a infrarossi con una lunghezza d'onda di 940 nm. L'assorbimento della luce a queste lunghezze d'onda differisce significativamente tra il sangue carico di ossigeno e il sangue privo di ossigeno. L'emoglobina ossigenata assorbe più luce infrarossa e consente il passaggio di più luce rossa. L'emoglobina deossigenata consente il passaggio di più luce a infrarossi e assorbe più luce rossa. I LED si alternano nel loro ciclo di uno acceso, poi l'altro, quindi entrambi spenti circa trenta volte al secondo, il che consente al fotodiodo di rispondere separatamente alla luce rossa e infrarossa e di adattarsi anche alla linea di base della luce ambientale.