Kot že ime pove, merilnik napetosti zaznava spremembe napetosti - vse od ravninskih kril v preskusnem okolju do delov človeškega telesa. Večina napetostnih merilnikov meri spremembe električne upornosti, ki se pojavijo, ko je predmet izpostavljen napetosti.
Stres je sila, ki deluje na predmet, medtem ko je deformacija deformacija, na katero je predmet izpostavljen. Merilniki napetosti so dovolj občutljivi, da prepoznajo najmanjše deformacije, ki jih oko ne vidi. Če bi zgradili tipični tlak, bi na prožno podlago pritrdili kovinsko folijo ali žico in jo pritrdili na predmet, ki ga želite nadzirati. Ko se ta predmet deformira, naredi folija ali žica enako, zaradi česar se njegova odpornost poveča. Če predmet raztegne žico ali folijo, ko pride do stiskanja, se upor zmanjša.
Ljudje uporabljajo merilnike napetosti za različne ustvarjalne namene. Podjetje Sensimed je na primer razvilo majhen merilnik napetosti, ki zazna majhne spremembe tlaka v očeh bolnika z glavkomom. Inženirji, ki izvajajo preskus ravnovesja sil v vetrovniku, lahko letalska krila izpostavijo več nivojem sile in jih natančno izmerijo z uporabo merilnikov napetosti. Te naprave podjetjem pomagajo tudi pri stresnih testih novih izdelkov, preden jih objavijo.
Obstajajo merilniki napetosti, ki merijo napetost z uporabo zvočnih, mehanskih, optičnih in drugih metod. Ker stroški, zahtevnost in drugi dejavniki omejujejo njihovo široko uporabo, so še vedno najpogostejši merilniki, ki zaznajo spremembe odpornosti. Optični senzorji na primer merijo deformacije, vendar so občutljivi in najbolj primerni za laboratorijsko delo. Delujejo tudi mehanski merilniki napetosti, ki pa so obsežni in ne zagotavljajo visoke ločljivosti.