Un medidor de pH consta de tres partes: un electrodo de medición del pH, un electrodo de referencia y un medidor de alta impedancia de entrada. El electrodo de referencia tiene un potencial conocido, constante y estable.
El electrodo de pH puede considerarse como si fuera una pila, con una tensión que varía en función del pH de la solución medida. El electrodo que mide el pH es un bulbo de vidrio sensible a los iones de hidrógeno, con una salida en milivoltios que varía en función de los cambios en la concentración relativa de iones de hidrógeno dentro y fuera del bulbo. La salida del electrodo de referencia no varía con la actividad de los iones de hidrógeno.
El electrodo de pH tiene una resistencia interna muy alta, lo que dificulta la medición de la variación de la tensión con el pH. Por lo tanto, la impedancia de entrada del pH-metro y las resistencias de fuga son factores importantes.