Khi kiểm tra, dây điện từ máy được nối áp vào hệ tim mạch (đầu, ngực, chân, tay) của người bị kiểm tra và dùng hệ thống câu hỏi khác nhau, với chiến thuật hỏi lúc chậm, lúc nhanh, buộc người bị kiểm tra trả lời. Trên cơ sở phân tích các số liệu máy ghi được, các chuyên gia tâm lý có thể xác định lời khai là giả hay thật, phán đoán tinh thần, thái độ của người bị kiểm tra. Tuy nhiên, các số liệu do Máy nói dối cung cấp không có giá trị khẳng định chính xác lời khai thật, giả mà chỉ là phương tiện hỗ trợ tác động tâm lý người bị kiểm tra. Cơ quan tình báo Mĩ đã sử dụng Máy nói dối để kiểm tra nhân viên tình báo[cần dẫn nguồn].Tuy vậy, nguyên tắc hoạt động của máy đã bị phủ nhận và đã có nhiều bằng chứng (xem phần sau) kết luận tính vô hiệu quả của nó. Cơ sở hoạt động của máy hoàn toàn dựa trên suy luận giả khoa học.