核子秤的工作原理主要基於伽瑪射線與物質相互作用時的衰減特性。
核子秤利用放射源（如銫137）發射的伽瑪射線穿過被測物質，物質對伽瑪射線的吸收或散射程度與物質的組分、密度和厚度相關。當伽瑪射線能量一定時，其強度的衰減與射線方向上的介質厚度呈指數關係。核子秤通過比較物料存在時的伽瑪射線強度與無物料時的背景強度，再結合對皮帶運行速度的測量，利用計算機系統進行計算，可以得出單位載荷、瞬時流量、累積量等工藝參數。
此外，核子秤由放射源、電離室、測速設備等組成，放射源發出的伽瑪射線穿過物料到達電離室，物料對伽瑪射線的衰減作用導致電離室內產生微弱電流，該電流的大小與接收到的射線強度有關，進而轉換成與物料負荷成正比的稱重頻率信號。結合輸送機的速度信號，計算機系統計算出物料的質量和累積重量等參數。