Senzori protoka plina, koji se često nazivaju i mjeračima masenog protoka, rade tako što izračunavaju pokretne volumene plina u cijevi ili u zatvorenom prostoru uz računanje varijabli temperature i tlaka. Za dobivanje točnih očitanja za senzore protoka plina koriste se različite metode. To uključuje mjerenje pomoću zvučnih valova koje emitiraju i prikupljaju ultrazvučni pretvarači, te mjerači protoka plina koji mjere stvarnu ukupnu masu koja prijeđe određenu točku.
Mjerači protoka dolaze u nizu dizajna i mogućnosti mjerenja. Coriolisov mjerač protoka koristi Coriolisov efekt s pokretnim tijelima mjerenjem mase tekućine na temelju vibracija koje uzrokuje u cijevima dok prolazi, analizirajući valne obrasce koje proizvode vibracije. Poput ultrazvučnog mjerenja protoka, Doppler mjerači protoka također analiziraju zvučne valove na temelju Dopplerovog efekta kako bi izračunali masu kroz promjene frekvencije i amplitude zvučnih valova kako masa teče prema i od Dopplerovih senzora protoka plina. Promjenjivi mjerači protoka također se često koriste kao senzori protoka plina, koji zahtijevaju jednostavan uređaj za plutanje u cijevi koji se pomiče silom volumena plina dok prolazi.
Senzori protoka tekućine, nasuprot tome, obično mogu biti jednostavnijeg dizajna, budući da fluktuacije temperature i tlaka postupnije utječu na protok tekućine od plina. Budući da su senzori protoka plina izgrađeni prvenstveno za mjerenje volumena, a ne toplinske kvalitete plina, kao što je prirodni plin koji se koristi za grijanje domova i kuhanje, izračuni temeljeni na stvarnoj ekonomskoj vrijednosti plina također se moraju razlikovati zbog njegovog sastava. Elementi sadržani u volumenu plina mogu značajno varirati čak i ako se sam volumen ne mijenja. Opskrbljivači komunalnih usluga stoga uključuju kontrolu tlaka u protok plina i redovito provode analizu spektra plinske kromatografije kako bi odredili stvarni kemijski sastav protoka plina.
Osim senzora protoka plina za mjerenje zvučnih valova, drugi uređaji koriste dijafragme u cijevi koje reagiraju na tlak i proizvode impulse koji se unose u računalo protoka za izračun volumena. Rotacijski i turbinski senzori protoka plina koriste mehaničko kretanje rotora i lopatica turbine za određivanje volumnog protoka. Senzori protoka plina mjerača otvora koriste uže područje cijevi za stvaranje razlike tlaka, koja se uspoređuje s tlakom u standardnom promjeru cijevi. Dok se senzori protoka plina u otvoru smatraju manje preciznim od ostalih senzora, oni se široko koriste u industriji jer nemaju pokretne dijelove koji mogu otkazati.