कैंटिलीवर बीम सेंसर एक बीम जैसी संरचना पर आधारित होते हैं जिसका एक सिरा स्थिर और दूसरा मुक्त होता है। जब मुक्त सिरे या बीम पर कोई बाहरी बल लगाया जाता है, तो ब्रैकट बीम झुक जाएगा और विकृत हो जाएगा। सेंसर इस सूक्ष्म विकृति या संबंधित भौतिक मात्रा में परिणामी परिवर्तन का पता लगाता है और इसे मापने योग्य विद्युत संकेत में परिवर्तित करता है, इस प्रकार मापी गई मात्रा को महसूस करता है। इसके संचालन में आम तौर पर चार बुनियादी चरण शामिल होते हैं: मापी गई मात्रा को लागू करना, बीम विरूपण, भौतिक मात्रा रूपांतरण और सिग्नल रूपांतरण।
भौतिक मात्रा रूपांतरण की विधि के आधार पर, आमतौर पर इस्तेमाल किए जाने वाले सेंसिंग/डिटेक्शन सिद्धांतों में पीज़ोरेसिस्टिव, पीज़ोइलेक्ट्रिक, ऑप्टिकल, कैपेसिटिव और रेजोनेंट शामिल हैं। पीज़ोरेसिस्टिव सेंसर कैंटिलीवर बीम की जड़ में स्ट्रेन गेज को एकीकृत या संलग्न करते हैं; जब बीम झुकता है तो प्रतिरोध बदल जाता है, और यह परिवर्तन व्हीटस्टोन ब्रिज सर्किट के माध्यम से वोल्टेज आउटपुट में परिवर्तित हो जाता है। पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर पीजोइलेक्ट्रिक सामग्रियों का उपयोग करते हैं जो बल के अधीन होने पर चार्ज या वोल्टेज उत्पन्न करते हैं। विरूपण का पता लगाने के लिए ऑप्टिकल सेंसर बीम विक्षेपण, ऑप्टिकल इंटरफेरोमेट्री, या फाइबर ब्रैग झंझरी का उपयोग करते हैं। कैपेसिटिव सेंसर बीम विरूपण के कारण प्लेटों के बीच की दूरी में परिवर्तन के कारण कैपेसिटेंस में परिवर्तन का पता लगाते हैं। गुंजयमान सेंसर कैंटिलीवर बीम की गुंजयमान आवृत्ति में बदलाव का पता लगाते हैं।