Das Pulsoxymeter wird an einem bestimmten Körperteil des Patienten (Finger, Ohrläppchen, Fuß) befestigt. Je nach Gerät hält der Sensor durch eine Klammer, eine Fingerkappe oder durch ein Klebemittel. Der Sauerstoffgehalt und der Puls werden gemessen und lassen sich bereits nach einigen Sekunden auf der Anzeige ablesen. Die Messung kann kontinuierlich weitergeführt werden, bis sie nicht mehr benötigt wird.
In speziellen Fällen können auch zwei Pulsoxymeter aufgesetzt werden, z. B. bei einem Säugling mit einem offenen Ductus arteriosus (eine normalerweise sich nach der Geburt verschließende Verbindung zwischen Hauptschlagader und Lungenarterie). Hier kann die Schwere des Defektes durch Vergleich der Pulsoxymetrie auf der rechten und linken Körperseite beurteilt werden.