萬用表的工作原理主要基於歐姆定律、基爾霍夫定律以及一些物理效應。以下是萬用表測量不同電學量的具體原理：
直流電壓和電流的測量。直流電壓測量通過分壓原理，使用不同的電阻檔位來適配不同量程的電壓，而直流電流測量則是通過並聯一箇已知電阻，將電流轉換成電壓進行測量，其中電流值等於電壓除以電阻。
交流電壓的測量。通常使用真有效值轉換芯片將交流電壓轉換成等效的直流電壓，然後進行測量。
電阻的測量。可以採用雙線或四線測量方法，雙線測量適用於一般電阻，而四線測量適用於小電阻或待測電阻，以減少引線電阻的影響。
交流電流的測量。通常也使用雙線或四線測量方法。
此外，萬用表的內部結構通常包括一箇靈敏的磁電式直流電流表（微安表）作爲表頭，用於指示微小電流，表頭通過並聯或串聯電阻進行分流或降壓，以適應不同量程的電流、電壓和電阻的測量。