Sono costituiti da un equipaggio mobile (e.m.) avente una posizione iniziale di riposo e sollecitato al movimento da una coppia (azione) funzione della grandezza da misurare. A tale coppia si oppone una seconda coppia resistente (reazione) che è funzione dello spostamento dell'equipaggio mobile. Questa coppia di reazione tende sempre a ricondurre l'equipaggio mobile nella posizione iniziale di riposo in assenza della coppia d'azione e quindi del misurando.
Applicando il misurando in ingresso allo strumento, nasce una coppia motrice alla quale si contrappone istantaneamente una coppia resistente generata da una molla, da un nastro o da un filo sottoposti a torsione e quindi di tipo elastico. La viene convertita in un angolo di deflessione il quale, a sua volta, è misurato mediante un indice solidale con l'asse dell'equipaggio mobile che si sposta su di una scala graduata. Indicando con la lunghezza dell'indice e con la deviazione angolare rispetto alla condizione di riposo, si ha: