零磁通电流传感器的工作原理基于磁-电转换，依赖于磁材料的强非线性。根据麦克斯韦方程组，直流电流产生的静磁场没有可测的电效应，如果是线性系统，则系统的输出与输入电流之间没有任何关系，即线性系统不可能通过磁通感应测量直流电流。非线性系统可以在输入的直流电流和输出之间建立联系。
传感器内有两个线圈，线圈1流过被测电流1，线圈2电流2由内部电路产生，两个线圈均产生磁场。磁场中放置一个与磁场方向垂直的通过恒定电流3的导体，控制电流2，使在通电导体的两端产生的电势差为零，此时，磁场完全抵消，即两个磁场大小相等，方向相反，而磁感应强度与线圈电流成正比，此时，线圈2的电流2即可反应被测电流1的大小。
需要注意，靠互感器自身是不可能实现零磁通的，必须靠外界条件的补偿或调整。