El principi de funcionament de les cèl·lules de càrrega en miniatura es basa principalment en l'efecte de tensió. Quan el sensor està sotmès a força externa, el seu element sensor elàstic intern pateix una deformació mecànica minúscula. Aquesta deformació provoca un canvi corresponent en la resistència de l'extensímetre (placa de tensió) unida o integrada al cos elàstic. El sensor normalment empra un disseny de pont de Wheatstone (circuit de pont-complet) per convertir el canvi en la resistència de l'extensímetre en una sortida de senyal de tensió feble proporcional a la força aplicada.
Amb el desenvolupament de la tecnologia de sistemes microelectromecànics (MEMS), la mida de les cèl·lules de càrrega en miniatura s'ha reduït significativament. La seva tecnologia bàsica també s'ha expandit als elements de detecció piezoresistius semiconductors, fabricant piezorresistors sobre substrats de silici mitjançant processos com la implantació d'ions i la deposició de pel·lícula-prima. A més, els dissenys innovadors de substrat flexible permeten que el sensor s'ajusti a superfícies corbes per a la mesura.