非分散红外气体分析仪的工作原理是基于某些气体对红外线的选择性吸收。朗伯一比尔定律一其物理意义是当一束平行单色光垂直通过某一均匀非散射的吸光物质时，其吸光度与吸光物质的浓度及吸收层厚度成正比。这就是红外线气体分析仪的测量依据。

非分散红外气体分析仪基于待分析组分的浓度不同，吸收的辐射能不同。剩下的辐射能使得检测器里的温度升高不同，动片薄膜两边所受的压力不同，从而产生一个电容检测器的电信号。这样，就可间接测量出待分析组分的浓度。

非分散红外气体分析仪常用的红外线波长为２～１２ｕｍ。简单说就是将待测气体连续不断的通过一定长度和容积的容器，从容器可以透光的两个端面的中的一个端面一侧入射一束红外光，然后在另一个端面测定红外线的辐射强度，然后依据红外线的吸收与吸光物质的浓度成正比就可知道被测气体的浓度。

在线红外光谱连续气体分析仪正常使用时，需要考虑背景气体和工作环境对仪器分析的影响。由于背景气体中可能含有与待测组分特征吸收谱带有交叉重叠的其他组分，因此通常会使用样品处理、软件扣除、加装滤光气室或加装带干扰组分分析模块来消除这种影响。

多数在线红外光谱连续气体分析仪还会采用参比通道设计来提高仪器的稳定性。在线红外光谱连续气体分析仪需要定期通过标准气体的标定来确保仪器测量的准确度。

由于环境温度和样品温度都会对测量产生影响，非分散红外气体分析仪的用户可以采用高温恒温控制测量气室来消除这种影响。