卡尺的原理主要基於游標和主尺之間的刻線間距差異來進行精確測量。具體來說，當游標和主尺的零刻線對齊時，如果游標移動一個很小的距離（例如0.1毫米），它的第一條刻線就會與主尺的第一條刻線對齊。這樣，通過觀察游標和主尺上刻線對齊的位置，可以讀出測量值的小數部分。
例如，如果主尺上的刻線間距為1毫米，而游標尺上的刻線間距為0.9毫米，那麼兩者之間的差異就是0.1毫米，這意味著卡尺的最小讀數值為0.1毫米。同理，如果游標尺上有更多的刻線（例如20或50個），那麼最小讀數值可以減小到0.05毫米或0.02毫米，提供更精確的測量。這種原理不僅適用於普通的遊標卡尺，也廣泛套用於其他類型的長度測量工具，如電子數顯示卡尺和帶表卡尺。