O princípio de funcionamento das células de carga em miniatura baseia-se principalmente no efeito de deformação. Quando o sensor é submetido a uma força externa, seu elemento sensor elástico interno sofre uma deformação mecânica mínima. Esta deformação provoca uma alteração correspondente na resistência do extensómetro (placa de deformação) fixada ou integrada no corpo elástico. O sensor normalmente emprega um projeto de ponte de Wheatstone (circuito de ponte completo) para converter a mudança na resistência do extensômetro em uma saída de sinal de tensão fraca proporcional à força aplicada.
Com o desenvolvimento da tecnologia de sistemas microeletromecânicos (MEMS), o tamanho das células de carga em miniatura foi significativamente reduzido. Sua tecnologia principal também se expandiu para elementos sensores piezorresistivos semicondutores, fabricando piezorresistores em substratos de silício usando processos como implantação iônica e deposição-de filme fino. Além disso, designs inovadores de substrato flexível permitem que o sensor se adapte a superfícies curvas para medição.