與MEMS傳感器一樣，毛細管傳感器也是采用層流元件來產生壓差，使小部分流量進入旁路管道。而主要區別在于：毛細管傳感器不與介質直接接觸。兩個溫度相關的電阻纏繞在不銹鋼毛細管上，構成半個惠斯頓電橋。當氣體流過毛細管時，就會帶走一部分熱量，流向為從R₁ 至R₂.這時，R₁ 的阻值下降，而R₂的阻值 上升。如果給電橋提供恒定的電流，其輸出電壓就與這兩個電阻的差值成正比。因此該輸出電壓與流過的氣體的質量流量成線性關系。其線性關系甚至使該傳感器可用于未經標定的氣體；通過采用一個轉換因子當前因子對當前介質的測量進行修正。這樣就可簡化標定，同時正確選擇傳感器材質可確保毛細管傳感器適用于腐蝕性氣體。

    該傳感器的動態特性取決于不銹鋼毛細管的管壁特性，它起著熱障的作用。毛細管傳感器的響應時間通常為幾秒，適用于大多數腐蝕性或毒性氣體。