Das Messprinzip der Potentiometrie basiert auf der Messung der elektrischen Spannung (Potenzialdifferenz) zwischen zwei Elektroden in einer Lösung, ohne dass dabei ein signifikanter Strom fließt. Eine der Elektroden ist eine Referenzelektrode mit konstantem Potenzial, während die andere eine Arbeitselektrode ist, deren Potenzial von der Konzentration der zu messenden Ionen in der Lösung abhängt. Durch die Messung der Potenzialdifferenz kann die Konzentration der Ionen bestimmt werden. Ein bekanntes Beispiel ist die pH-Messung mit einer Glaselektrode.