Els sensors de biga en voladís es basen en una estructura semblant a una biga- amb un extrem fix i l'altre lliure. Quan s'aplica una força externa a l'extrem lliure o a la biga, la biga en voladís es doblega i es deforma. El sensor detecta aquesta minúscula deformació o el canvi resultant en les magnituds físiques relacionades i la converteix en un senyal elèctric mesurable, detectant així la quantitat mesurada. El seu funcionament normalment inclou quatre passos bàsics: aplicació de la quantitat mesurada, deformació del feix, conversió de la quantitat física i conversió del senyal.
Depenent del mètode de conversió de quantitats físiques, els principis de detecció/detecció que s'utilitzen habitualment inclouen piezoresistius, piezoelèctrics, òptics, capacitius i ressonants. Els sensors piezoresistius integren o connecten extensímetres a l'arrel de la biga en voladís; la resistència canvia quan el feix es doblega, i aquest canvi es converteix en una sortida de tensió mitjançant un circuit de pont de Wheatstone. Els sensors piezoelèctrics utilitzen materials piezoelèctrics que generen càrrega o voltatge quan se sotmeten a força. Els sensors òptics utilitzen la deflexió del feix, la interferometria òptica o les reixetes de Bragg de fibra per detectar la deformació. Els sensors capacitius detecten els canvis de capacitat causats per canvis en l'espai entre plaques a causa de la deformació del feix. Els sensors ressonants detecten el desplaçament de la freqüència de ressonància del feix en voladís.