Akım transformatörü pensampermetreleri, ferrit demirden üretilmiş sert çenelere sahiptir. Çeneler bakır tel bobinleriyle ayrı ayrı sarılır. Birlikte, ölçümler sırasında bir manyetik çekirdek oluştururlar.

Temel çalışma şekli transformatöre benzer. Bir sipir primer sargı ile çalışır. Bu da neredeyse her durumda ölçülen iletkendir. Çenelere sarılan bobinler, akım transformatörünün sekonder sargısı görevini görür.

İletkenin içinden geçen akım, etrafında dönen alternatif bir manyetik alan oluşturur. Bu alan, pensin demir çekirdeği ile yoğunlaştırılır ve ölçüm cihazının sekonder sargısında akım akışı oluşturur. İletkenin (ya da herhangi bir yüzeyin) içinden geçen manyetik alan miktarının ölçümü, manyetik akım olarak adlandırılır ve Yunan phi harfi olan Φm simgesi ile ifade edilir.

Sinyal, sipir sayısı ile orantılıdır. Sekonder sargıların (pensteki çenelerin etrafına sarılanlar) sayısının çekirdek etrafına sarılmış primer sargı sayısına oranı nedeniyle çok daha küçük bir akım ölçüm cihazının girişine aktarılır.

Örneğin sekonder sargı 1.000 sipir ise sekonder akım, primer akımın 1/1.000'idir. Böylece, ölçülen iletkendeki akımın 1 amperi, ölçüm cihazının girişindeki akımın 0,001 amperini ya da 1 miliamperini üretir. Bu teknikle daha büyük akımlar, sekonderdeki dönüş sayısını artırarak kolaylıkla ölçülebilir.

İç kısımda iletkendeki akım akışı, akım olarak ölçülebilir (bazı eski pens aksesuarları dijital multimetrenin akım jaklarına takılabilir) ya da gerilime dönüştürülebilir. Çoğu pensampermetre artık mV çıkışına sahiptir.

Akım transformatörü pensampermetreleri yalnızca ac dalga biçimlerine yanıt verir.