氨氮电极是基于氨氮与水中的氢离子竞争自由电子的反应原理来进行测量的。在一个特定的 pH 值下，氨氮会被水分子中的氢离子（H + ）取代，形成氨根离子（NH 4 + ），同时释放一个电子。
当氨氮电极放入样品中时，它的表面涂有一层特殊的材料，称为膜层。该膜层能够选择性地使氨氮通过并与电极表面上的电极媒介物质发生反应，产生电流信号。通过测量电流信号的大小，就可以计算出样品中氨氮的浓度。