Le pricipe se base sur la méthode du temps de transit différentiel qui est assez simple et peut être illustré avec l'exemple suivant. Observons deux Kayaks qui traversent un fleuve sur la même ligne diagonale.

L'un des deux se déplace dans le sens du courant et l'autre à contre-courant. Le Kayak qui se déplace dans le sens du courant traversera le fleuve plus rapidement que celui qui se déplace à contre-courant.

Le même phénomène s'applique aux ultrasons. Une onde sonore se propage plus rapidement dans le sens d'écoulement d'un fluide que dans le sens opposé.  


Un transducteur transmet un signal dans le sens de l'écoulement. Un autre transducteur transmet un signal dans le sens opposé le long du même chemin. Une onde sonore qui accompagne l'écoulement voyage plus vite qu'une autre qui serait opposée à l'écoulement.

Le temps que l'impulsion acoustique met pour traverser, avec et contre l'écoulement, est mesuré de manière précise. La différence de temps de transit est directement proportionnelle à la vitesse d'écoulement moyenne du milieu.
Le taux de débit volumétrique est le produit de la vitesse moyenne multipliée par la section transversale du tuyau. 

A (A') Sonde A, Emetteur et récepteur 
B (B') Sonde B, Emetteur et récepteur 
c0 Vitesse du son dans le liquide à mesurer
GK Constante d'étalonnage
L Distance entre les sondes à ultrasons
tAB Temps de parcours des ondes sonores de la sonde A à la sonde B
tBA Temps de parcours des ondes sonores de la sonde B à la sonde A
vAB Vitesse de propagation des ondes sonores du point A au point B 
vBA Vitesse de propagation des ondes sonores du point B au point A 
vm Vitesse d'écoulement moyenne du liquide à mesurer
j Angle formé par l'axe du tube et la ligne de mesure