化學發光定氮儀工作原理如下：樣品被引入高溫裂解爐后，經氧化裂解，其中的氮化物定量地轉化為一氧化氮（NO），反應氣由載氣攜帶經干燥脫水后進入反應室，在此與來自臭氧發生器的臭氧（O₃）發生反應，部分一氧化氮轉化為激發態的二氧化氮（NO₂^＊），當NO₂^＊從激發態躍遷到基態時發射出光子，光子信號由光電倍增管接收放大。再經放大器和計算機數據處理，即可以轉換為與發光強度成正比的電信號，整個反應過程可以表示如下：