石英振盪器的工作原理主要基於石英晶體的壓電效應。
首先在石英晶體的兩極施加電壓，導致晶體發生機械變形，同時，如果晶體受到機械壓力，會在相應方向上產生電場，這種現象稱為壓電效應，當交流電壓施加到石英晶體上時，晶體就會產生機械振動，如果這個交流電壓的頻率與晶體的固有頻率相同，就會發生共振現象，使振盪器輸出規則的電信號，晶體的機械振動越大，產生的電荷量就越多，輸出的頻率也越高且越穩定。
石英晶體振盪器通常由石英晶體、振盪電路和溫控電路組成，集成在外殼內，能夠產生穩定頻率的信號輸出，廣泛套用於各種電子系統中。