Los sonómetros están formados por un micrófono que son los encargados de captar la energía acústica y transformarla en energía eléctrica. Los micrófonos que llevan incorporados los sonómetros deberían ser capaces de captar todo el rango de frecuencias que capta el sistema auditivo, y la sensibilidad del mismo debería ser parecida en todo el rango. Estas restricciones, sobre todo la de la frecuencia, hacen que las dimensiones de los micrófonos se vean reducidas, lo que hace reducir la sensibilidad. Una vez que conocemos las frecuencias componentes de un sonido o ruido podemos cambiar de micrófono y colocar uno centrado en las frecuencias de nuestro interés, lo que aumenta la sensibilidad.

Tras el micrófono se coloca un preamplificador, que modifica la señal eléctrica que sale del micrófono aumentando su intensidad. Una vez amplificada la señal del micrófono se encuentran los filtros de ponderación, que se pueden seleccionar. Tras los filtros, la señal se vuelve a amplificar y un rectificador convierte la corriente alterna en corriente continua, que es medida por un voltímetro. El resultado de la medida se muestra en un indicador.

Los sonómetros pueden medir la intensidad del sonido durante un intervalo de tiempo que se puede seleccionar:

• Pico: sirve para evaluar los ruidos de muy corta duración pero muy intensos, como disparos o portazos, el intervalo de medida se encuentra entre 50 μs y 100 μs.
• Impulso: sirve para evaluar impactos y la duración del intervalo de medida es de 35 ms.
• Rápido: este tiempo simula la respuesta natural del oído, el tiempo de medida es de 125 ms.
• Lento: sirve para la evaluación de ruidos de fondo como el ruido del tráfico, el intervalo de medida es de 1 segundo.