Nguyên tắc hoạt động cơ bản của đồng hồ đo năng lượng điện tử (đồng hồ thông minh) dựa vào bộ chuyển đổi A/D hoặc chip đo lường chuyên dụng để thực hiện việc thu thập-dòng điện và điện áp của người dùng theo thời gian thực. Sau đó, các tín hiệu này được CPU phân tích và xử lý để tính toán năng lượng thuận và ngược, năng lượng-đỉnh và thấp hoặc năng lượng bốn-góc phần tư, với kết quả được đưa ra thông qua giao diện giao tiếp, màn hình hiển thị hoặc các phương tiện khác.
Việc lấy mẫu hiện tại thường sử dụng hai phương pháp riêng biệt: Đo dòng điện-có điện sử dụng phần tử shunt đồng-mangan, trong khi phép đo dòng điện-dây trung tính sử dụng phần tử máy biến dòng.
Cấu trúc cơ bản của một đồng hồ đo năng lượng điện tử hoàn chỉnh, đa{0}}tốc độ, đa{1}}chức năng bao gồm bộ chuyển đổi để thu tín hiệu dòng điện và điện áp đầu vào, màn hình hiển thị, hệ thống con truyền dữ liệu, bộ nhớ không biến đổi, nguồn điện và bộ vi điều khiển được nhúng cùng với phần mềm vận hành cần thiết.