Първият пулсов оксиметър е разработен от Millikan през 40-те години на миналия век. Той следи съотношението на-пренасящия кислород хемоглобин към -изчерпващия кислород хемоглобин в артериите. Типичният пулсов оксиметър има два -диода, излъчващи светлина (LED). Тези светодиоди са насочени към областта на пациента, който се тества-обикновено върха на пръста или ушната мида. Единият диод излъчва лъч светлина с дължина на вълната 660 нанометра, а другият излъчва 905, 910 или 940 нанометра. Хемоглобинът,-пренасящ кислород, абсорбира тези две дължини на вълната много различно от хемоглобина,-изчерпващ кислорода. С помощта на това свойство може да се изчисли съотношението на двата вида хемоглобин. Тестът обикновено не изисква вземане на кръв от пациента.
Типичен пулсов оксиметър може също да покаже пулса на пациента. Съгласно закона на Beer-Lambert съотношението R/IR трябва да има линейна връзка с артериалното насищане с кислород (SaO2). Въпреки това, тъй като биологичните тъкани са сложни оптични системи със силно разсейване, слабо поглъщане и анизотропия, те не отговарят напълно на класическия закон на Beer-Lambert. Това затруднява установяването на математически модел, изразяващ връзката между относителната промяна в абсорбцията на червена и инфрачервена светлина (R/IR стойност) и артериалното насищане с кислород (SaO2). Съответствието между R/IR и SaO2 може да се определи само експериментално, т.е. чрез калибровъчни криви. Повечето производители на пулсови оксиметри получават емпирични криви на калибриране чрез експериментални методи, за да завършат предварително-калибриране преди изпращане на продукта.
