Pengukuran tegangan dilakukan di banyak aplikasi dengan menggunakan voltmeter, yang merupakan perangkat genggam yang mengukur potensi atau perbedaan tegangan antara terminal positif dan negatif yang ditempatkan pada kontak dengan lokasi dalam rangkaian listrik penghantar. Karena tegangan didefinisikan sebagai perbedaan potensial antara dua titik dalam rangkaian penghantar, ada banyak rangkaian yang memiliki kapasitas pengukuran tegangan bawaan juga. Tegangan didefinisikan sebagai perbedaan listrik antara dua titik dalam rangkaian yang membawa arus satu ampere dan energi kerja satu watt, dan merupakan fitur penting dari perangkat listrik apa pun.
Ketika pengukuran tegangan dilakukan, jika pembacaan menunjukkan nilai positif, itu berarti perangkat pengukur tegangan menampilkan sifat sebenarnya dari aliran arus dalam rangkaian, dari kabel positif melalui perangkat pengukuran tegangan ke kabel negatif dan kembali. ke dalam sirkuit. Jika voltmeter menunjukkan nilai negatif, itu berarti kabel positif dan negatif terbalik dan arus sebenarnya mengalir dalam arah sebaliknya. Terlepas dari bagaimana kabel voltmeter ditempatkan pada titik-titik dalam rangkaian, pengukuran tegangan merupakan indikator perbedaan potensial saja, pada dua titik dalam rangkaian, dan secara tegas merupakan pengukuran variabel, dan bukan salah satu dari aliran arus aktual.
Arus mengalir dari potensial positif ke negatif dalam suatu rangkaian. Voltmeter menunjukkan ini sebagai nilai positif pada pembacaan. Juga benar bahwa aliran fisik elektron yang sebenarnya dalam sirkuit berlawanan arah dari negatif ke positif, sebagai efek penyeimbang aliran arus. Pengukuran tegangan sering disalahartikan dengan aliran arus, tetapi aliran arus sebenarnya diukur dalam ampere, sedangkan tegangan dapat dilihat sebagai gambaran waktu dari perbedaan potensial listrik pada dua titik dalam suatu rangkaian.
Saat alat pengukur tegangan berfungsi, alat ini juga mengalihkan sebagian arus dalam rangkaian dalam proses pengukurannya melalui unit. Ini memodifikasi tegangan sebenarnya dari rangkaian saat voltmeter terpasang. Kebanyakan voltmeter dibangun untuk memiliki efek yang sangat kecil pada kinerja sirkuit selama pengukuran tersebut, namun.
Jenis lain dari perangkat sirkuit eksternal dan built-in yang mengukur tegangan termasuk osiloskop dan kartu konverter analog-ke-digital (A/D) di komputer. Beberapa perangkat juga mengukur lebih dari sekedar tegangan, seperti pengukuran arus tegangan gabungan, atau resistansi rangkaian, dan unit ini disebut sebagai multimeter. Banyak versi modern dari perangkat pengukur tegangan adalah digital dan memberikan satu nilai pembacaan diskrit, dan, dalam kasus multimeter, biasanya disebut sebagai multimeter digital (DMM).
Bentuk awal voltmeter dibangun di atas prinsip analog dari pengukuran nilai tegangan secara terus-menerus, dan memiliki pengukur bertingkat dengan jarum yang akan berfluktuasi ke atas dan ke bawah saat tegangan berubah. Dalam hal ini, mereka menyerupai, sampai tingkat tertentu, pembacaan osiloskop, yang menghasilkan tampilan grafis dari pengukuran tegangan terus menerus selama periode waktu yang ditentukan. Komputer menggunakan konverter A/D untuk mengukur tegangan dan mengubah pengukuran menjadi sinyal biner yang dipahami komputer. Perangkat ini juga mengambil tegangan input sebenarnya dalam bentuk sinyal analog, dan mengubahnya menjadi nilai digital yang dapat dianalisis oleh perangkat lunak pada komputer.