如图所示，铁心上一次绕组N1通过直流电流I1，而二次绕组N2接交流电压U2。则当改变电流I1时，由于铁心中磁导率的改变，绕组N2的总阻抗改变，从而改变了取自交流网路的电流I2。这是直流互感器的基本原理。

但是这样的结构还不同于直流互感器，因为交流电流I2仅在一个半波周期的时间内与被测量的直流电流Il成比例。

直流互感器通常直流互感器用两个相同的铁心(A、B)，铁心上的一次和二次绕组的结法为，在交流电压D2的一个半波周期内，一个铁心中的直流磁通与交流磁通方向相同，另一个铁心中交、直流磁通则反向;在下个半波周期内两铁心中磁通作用相反。两个铁心轮换工作，直流互感器在整个周期连续工作，且由于交流绕组的相反联结，两个一次直流绕组中交流电势相反，相互抵消了.直流互感器二次电流I2，可以用直接接在二次回路的电磁式电流表测量。但二次电流常用桥式固体整流器整流，则可用隘电式有等距刻度的电流表测量，灵敏度高而损耗小。

直流互感器有串联、并联两种基本线路。串联线路还可以在二次侧加中间交流互感器，然后整流，使之具有二级电流比，便于测量大电流。防磁补偿式直流互感器是采用串联反接线路，在增加的铁心上，加防磁补偿绕组。