气体渗透率测量仪的原理主要基于压差法‌。

在测试过程中，预先处理好的试样被夹紧于上下测试腔之间。首先对低压腔（下腔）进行真空处理，然后对整个系统抽真空。当达到规定的真空度后，关闭测试下腔，向高压腔（上腔）充入一定压力的试验气体，并保证在试样两侧形成一个恒定的压差（可调）。这样，气体会在浓度梯度或压差梯度的作用下，由高压侧向低压侧渗透。通过测量上测量室和下测量室的压力差，或者监测气体通过材料的速率，可以计算出气体的透过率，从而评估材料的气体阻隔性能‌。

此外，有些气体渗透率测定仪的设计还基于达西定律，通过测量流体在压差下通过岩心的流量，来计算渗透率‌。