Ống bọt nước hoạt động dựa vào lực đẩy Ác si mét tác động lên bọt nước trong ống luôn ngược với trọng lực và do đó theo chiều thẳng đứng. Với lực đẩy Ác si mét này, bọt nước sẽ luôn có xu hướng tìm đến vị trí cân bằng ở trên cùng ống nước cong.

Khi ống đặt nằm ngang, vị trí trên cùng này ứng với mốc 0, thường nằm chính giữa ống. Khi ống nằm nghiêng, vị trí cân bằng của bọt nước lệch đi, tùy theo độ nghiêng của ống. Bằng việc so sánh vị trí cân bằng của bọt với mốc 0, có thể suy ra góc nghiêng của ống bọt nước.