計步器的原理主要基於人在步行時重心會有一定的上下移動，這種上下起伏的加速度可以近似爲正弦過程。常見的計步器設計中，會在一段塑料管內密封一小塊磁鐵，管外纏繞着線圈。當人體運動時，磁鐵由於慣性作用在管中反向運動，切割線圈，從而產生電流。通過測量線圈輸出電流的頻率，可以計算出步數，進一步還可以計算出速度、距離和消耗的卡路里等。
此外，還有一些計步器設計使用了震動傳感器和電子計數器，通過統計步數、距離、速度、時間等數據來監測運動量。例如，一些計步器手錶會將傳感器掛在腰帶上，以利用腰部的上下位移來統計步數。
還有一些簡單的計步器原理，例如由兩個觸點和一箇平衡錘組成，類似於座鐘的鐘擺。當人的步伐帶動鐘擺左右擺動時，觸點會閉合或斷開，從而記錄步數。更高級的設備則通過內部的電路板計算路程和擺動幅度，將這些數據轉化爲消耗的能量。