En ljudnivåmätare använder fyra huvudkomponenter - en mikrofon, en förförstärkare, signalbehandling och en skärm. Mikrofonen omvandlar ljudsignalen till en ekvivalent elektrisk signal. Den mest lämpliga typen av mikrofon för ljudnivåmätare är kondensatormikrofonen, som kombinerar precision med stabilitet och tillförlitlighet. Den elektriska signalen som produceras av mikrofonen är på en mycket låg nivå och förstärks av förförstärkaren innan den bearbetas av huvudprocessorn, vanligtvis programvara.
Signalbehandling innefattar tillämpning av frekvens- och tidsviktningar på signalen enligt internationella standarder som IEC 61672-1, som ljudnivåmätarna överensstämmer med.