被測濕氣進(jìn)入露點測量室時掠過冷鏡面，當(dāng)鏡面溫度高于濕氣的露點溫度時，鏡面呈干燥狀態(tài)，此時光電檢露裝置中光源發(fā)出的光照在鏡面上，幾乎完全反射，由光電傳感器感應(yīng)到并輸出光電信號，經(jīng)控制回路比較、放大、驅(qū)動熱電泵，對鏡面致冷。當(dāng)鏡面溫度降至濕氣露點溫度時，鏡面上開始結(jié)露（霜），光照在鏡面上出現(xiàn)漫反射，光電傳感器感應(yīng)到的反射信號隨之減弱，此變化經(jīng)控制回路比較、放大后調(diào)節(jié)熱電泵激勵，使其制冷功率適當(dāng)減小，最后，鏡面溫度保持在樣氣露點溫度上。鏡面溫度由一緊貼在冷鏡面下方的鉑電阻溫度傳感器感應(yīng)，并顯示在顯示窗上。
 
目前世界上生產(chǎn)冷鏡式露點儀的公司均是采用這一原理，也有采用雙光路檢測系統(tǒng)的，即同時對反射光及散射光進(jìn)行檢測，芬蘭 Vaisala 則是利用聲波作檢測系統(tǒng)。

在測量過程中，隨著溫度的降低，被測氣體中的水汽接近飽和狀態(tài)，由于引力作用，水分子吸附在鏡面上形成一層薄薄的水膜。這是形成露的第一階段。當(dāng)鏡面溫度繼續(xù)下降時，水膜的厚度逐漸增加，這是形成露的第二階段。在這一階段內(nèi)，自由表面對水分子的引力與水膜的表面張力之間的力量對比開始發(fā)生變化，后者的影響逐漸起支配作用。此時冷卻表面上的任何不穩(wěn)定的因素，例如鏡面上的微小傷痕等，都會使水膜縮聚成液滴。隨著鏡面溫度的進(jìn)一步下降，露滴開始出現(xiàn)，通過顯微鏡可以看到孤立生長而且分布不規(guī)則的露滴，然后露層以很快的速度在表面上擴(kuò)散，此時可以認(rèn)為液 - 汽平衡開始，即達(dá)到露點。