原理是利用碘与二氧化硫在水溶液中发生氧化还原反应来测定样品中的水分含量。具体来说，当一定量的水参与碘对二氧化硫的氧化时，反应式如下：I2+SO2+3C5H5N+H2O→2C5H5NHI+C5H5NSO3，C5H5NSO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3。

在卡尔费休水分测定仪中，电解池是核心部件，样品被放置在电解池中，与卡尔费休试剂发生反应。电流源提供电流，使反应发生。在反应过程中，试剂中的碘被还原为离子态，并且产生电流。检测电路会测量电流的大小，并将其转化为水分含量。

当达到滴定终点时（水反应完成），溶液中的游离碘存在，使电极去极化，电流突然增加，从而使一个电极上的碘氧化，另一个电极上的碘（I2）的量减少。此时，样品可根据消耗的卡尔费休试验剂量计算产品的含水量。

卡尔费休水分测定仪适用于各种物质，如固体、液体和气体样品中的水分含量测定。其优点包括高精度、分析速度快、使用范围广、稳定可靠、操作简单等。该仪器采用的微机电路，测定性质不同的液体、固体中微量水分的含量。对于不溶于试剂的固体，以及与试剂起化学反应的或容易污染电极的物质，可配用相应的固体、液体进样器，进行间接测定。