氢气流量计的核心部件包括流量传感器、流量调节阀以及控制单元。流量传感器负责实时监测通过管道的气体质量流量，并将其转化为电信号传递给控制单元；控制单元则根据预设的流量值与实际测量值之间的差异，通过调整流量调节阀的开度来实现流量的精确控制。整个过程高度自动化，能够实现快速响应和精准调节。 气体流量控制器的工作原理主要基于毛细管传热温差量热法原理，通过传感器加热电桥测得的流量信号送入放大器放大，放大后的流量检测电压与设定电压进行比较，再将差值信号放大后去控制调节阀门，实现闭环控制流过通道的流量使之与设定的流量相等。这种控制器由流量传感器、分流器通道、流量调节阀门和放大控制器等部分组成，无需温度压力补偿即可测量气体的质量流量。
具体来说，气流进入进气管道后，大部分流量流过分流器通道，其中很小一部分进入传感器内部的毛细钢管。由于分流器通道的特殊结构，可以实现这两部分气体流量成正比例关系。传感器经过预热加温，里面的温度高于进入的气流温度，此时通过毛细钢管传热和温差量热法原理测量这一小部分气体的质量流量。这种方法测出的气体流量可以忽略温度和压力的影响，将传感器测得的流量检测信号输入电路板，经过放大后输出，完成MFM的功能。通过加入PID闭环自动控制功能，将传感器测得的流量检测信号与用户给出的设定信号进行比较，以此为基础控制调节阀，使得流量检测信号与设定信号相等，从而实现MFC的功能。
此外，虽然体积流量的表示方法对多数用户而言很符合习惯且便于使用，但也有用户需要知道单位时间内流过介质的质量（如g/min）。这个需求很容易实现，因为在标准状态下的气体密度是一个常数，可以方便地查到，因此简单地做一个乘法（以密度乘以若干slm）即可实现。这样，在标准状态下的体积流量就等同于质量流量