汽車故障診斷設備的工作原理主要是通過判斷汽車電子控制系統中 ECU 的輸入、輸出電壓是否在規定范圍內變化，來確定電子控制系統工作是否正常。

當某一電路出現超出規定的信號時，相關故障信息會以故障代碼形式存儲到 ECU 內部存儲器中，維修人員利用診斷儀讀取并顯示這些故障碼。

目前國內汽車診斷主要基于 CAN 線和 K 線。基于 CAN 線的診斷協議有 UDS，基于 K 線的診斷協議有 ISO14230。

K 線一般用于檢測系統，是半雙工串行通信總線，發送和接收時有特定的電壓標準，必須設計專門的 K 線接口電路滿足診斷要求，比如利用 MAX232 和 DP9637 來完成接口轉換，實現數據雙向傳送。

汽車故障診斷儀能診斷電子控制系統的傳感器、執行器狀態及 ECU 工作情況。它具有眾多功能，比如讀取故障碼、清除故障碼、讀取發動機動態數據流、進行示波器功能檢測、部件動作測試、系統匹配、設置和編碼，還有英漢詞典、計算器等輔助功能。通過讀取故障碼，能將行車電腦中存儲的故障代碼及含義顯示出來。清除故障碼可通過簡單操作實現。數據流測試能實時監控傳感器和執行器動態參數。動作組件測試可向執行器發指令執行相應動作。系統匹配能對汽車電控系統進行基本調整和設置。有些解碼器還具備萬用表、示波器、汽車維修數據庫、打印輸出和網絡升級等功能。