非分散紅外氣體分析儀的工作原理是基于某些氣體對紅外線的選擇性吸收。朗伯一比爾定律一其物理意義是當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時，其吸光度與吸光物質的濃度及吸收層厚度成正比。這就是紅外線氣體分析儀的測量依據。

非分散紅外氣體分析儀基于待分析組分的濃度不同，吸收的輻射能不同。剩下的輻射能使得檢測器里的溫度升高不同，動片薄膜兩邊所受的壓力不同，從而產生一個電容檢測器的電信號。這樣，就可間接測量出待分析組分的濃度。

非分散紅外氣體分析儀常用的紅外線波長為２～１２ｕｍ。簡單說就是將待測氣體連續不斷的通過一定長度和容積的容器，從容器可以透光的兩個端面的中的一個端面一側入射一束紅外光，然后在另一個端面測定紅外線的輻射強度，然后依據紅外線的吸收與吸光物質的濃度成正比就可知道被測氣體的濃度。

在線紅外光譜連續氣體分析儀正常使用時，需要考慮背景氣體和工作環境對儀器分析的影響。由于背景氣體中可能含有與待測組分特征吸收譜帶有交叉重疊的其他組分，因此通常會使用樣品處理、軟件扣除、加裝濾光氣室或加裝帶干擾組分分析模塊來消除這種影響。

多數在線紅外光譜連續氣體分析儀還會采用參比通道設計來提高儀器的穩定性。在線紅外光譜連續氣體分析儀需要定期通過標準氣體的標定來確保儀器測量的準確度。

由于環境溫度和樣品溫度都會對測量產生影響，非分散紅外氣體分析儀的用戶可以采用高溫恒溫控制測量氣室來消除這種影響。