外径千分尺是一种比游标卡尺更精密的长度测量仪器，一般由固定的尺架、测砧、测微螺杆、固定套管、微分筒、测力装置(棘轮测力装置)、锁紧装置等组成。其中，微分筒上的刻度线是将圆周分为50等分的水平线，通过旋转微分筒可以精确读取测量值。
外径千分尺的测量原理是利用螺旋转动原理(螺旋传动原理)，将角位移转变为直线位移来进行长度测量。当微分筒(又称可动刻度筒)旋转一周时，测微螺杆前进或后退一个螺距，即0.5毫米。同时，微分筒旋转一周是50格，固定套筒主刻度变动0.5mm，相当于将0.5mm等分了50分，所以微分筒上一格代表0.01mm，即0.01mm/格。
使用外径千分尺测量时，需要先将其测头轻轻合并，调整零位。然后夹持被测物体，缓慢旋转主轴使测头与被测物表面接触。读数的方法是：读数=固定套筒上的主尺读数+微分筒上刻度的格数×0.01，最终保留三位有效数字。注意微分筒的刻度线不一定是对准固定套筒的基线，存在估读格数。
使用注意事项：
在使用外径千分尺之前，应先用游标卡尺测出待测物体的大概范围，然后根据这个范围选择合适的外径千分尺规格。
使用前需要检查千分尺的零位是否校准，如未校准则需要进行调整。
测量时要确保被测物体与千分尺的测砧和测杆接触良好，避免产生误差。
读取数据时，视线要与刻度线垂直，以避免视角误差。
使用完毕后，要将千分尺归零并妥善保管，以便下次使用。
