Принцип работы ультразвукового уровнемера основан на измерении времени распространения звуковых волн. Датчик излучает ультразвуковые импульсы, и когда звуковая волна встречает поверхность измеряемой среды, она отражается обратно. Датчик принимает отражённый сигнал и вычисляет время прохождения звуковой волны туда и обратно. Благодаря известной скорости распространения звуковых волн в воздухе, высота уровня жидкости может быть рассчитана по разности времени.

Раздельная конструкция означает установку датчиков (зондов) и передатчиков (блоков обработки сигналов) отдельно, обычно используется в условиях высокой температуры, коррозионной среды или ситуациях, требующих удаленной передачи сигнала. Зонд устанавливается непосредственно на емкость или резервуар, в то время как передатчик может быть установлен в месте, удобном для наблюдения и эксплуатации, и они соединены кабелями.