仪器采用铂电极直接测定法，主要由测量电极和高阻毫伏计(或离子计)两部分组成。

原电池由测量电极（指示电极）、参比电极和被测液构成。参比电极的电极电位不随被测溶液浓度的变化而变化。ORP值是由溶液中电子活动所决定，因为自由电子并不会在溶液中存在，实际上ORP可看做是某种物质对电子结合或失去的难易程度。ORP的测定是电位势能的测量，在电位测量过程中，实际并没有电流通过水溶液。 

在ORP形成过程中，电子可以从电极流向氧化还原体系，或反向流动。在金属表面电荷的析出导致电位的形成，此电位又抵抗电子进一步迁移。当达到平衡状态时，电化学力（电位）和化学力（氧化力或还原力）相互平衡，这样溶液的ORP将随其氧化能力的大小而呈比例增减，所测出的ORP值呈典型线性关系。所以原电池的电动势与待测离子的活度有一一对应关系，可见，原电池的作用是把难以直接测量的化学量(离子活度)转换成容易测量的电学量(测量电池的电动势)。

在水中，每一种物质都有它的氧化还原特性，氧化还原电位越高，氧化性越强，电位越低，氧化性越弱。电位为正表示溶液的氧化性，为负则显示还原性。