空氣壓力和胡克定律
微量移液器的原理主要基於空氣壓力和胡克定律。胡克定律指出，在一定限度內，彈簧的伸展長度與所受的力成正比。在微量移液器中，這個原理用於控制液體體積，即液體體積與移液器內彈簧的彈力成正比。
微量移液器的實驗原理是通過調節移液器外殼上的旋鈕和手柄上的按鈕來控制移液器頭內部壓力，使液體進入或排出。移液器頭內部一般由一個活塞和一個氣室組成。當活塞向下移動時，氣室內的壓力下降，液體通過小孔進入氣室；當活塞向上移動時，氣室內壓力上升，液體通過移液器頭排出。
微量移液器的物理學原理有兩種：使用空氣墊加樣和使用無空氣墊的活塞正移動加樣。空氣墊式活塞移液器的工作原理是活塞通過彈簧的伸縮運動並利用空氣壓強來實現吸液和放液的動作。在活塞的推動下，移液器排出部分空氣，利用大氣壓吸入液體，再由活塞推動空氣排出液體。空氣墊的作用是將吸入到塑膠吸頭內的液體樣本與移液器內的活塞分隔開來。
另一種是外置活塞式的移液器，其活塞是直接與液體接觸的，活塞與液體之間沒有空氣墊隔開，直接通過活塞運動吸取和排出液體。因為液體與活塞直接接觸，沒有空氣墊的阻隔，所以這種移液器適用於粘稠度大、密度較大液體、氣泡性液體和揮發性液體的移取。