近紅外水分儀是根據近紅外波長會被水分子吸收的原理，分析某特定波長的近紅外能量變化。
水分子不是靜止的：當遇到特定的能量帶時，它們會振動。水分子中兩個氫原子與氧原子的鍵會伸展、收縮、或以其它形態扭曲。需要外來的能量引起這些振動，需要的能量遍及整個電磁光譜的特定波段。在整個光譜的不同部位，有一些吸收波段十分強烈，有一些十分微弱。在光譜的近紅外部位，該部分波段對于水分子特別強烈，同時儀器在發射、過濾和接收這能量方面更容易實現。使用介可視近紅外光能量的特定波長，以提供適量的能量給被測產品中的水分。一般用以測量水分的波長保持在1至2.5微米范圍。
特定波長能量被吸收的多少，取決于近紅外能量束所遇到的水分子多少和在該特定波長的吸收強度。能量束所遇到的水分子數量是與所測物質中水分成正比。同時因為水分儀是反射比的形式，測量的光束亦被受測物質的反射和吸收特性所影響。