光时域反射仪会打入一连串的光突波进入光纤来检验。检验的方式是由打入突波的同一侧接收光讯号，因为打入的讯号遇到不同折射率的介质会散射及反射回来。反射回来的光讯号强度会被量测到，并且是时间的函数，因此可以将之转算成光纤的长度。
光时域反射仪可以用来量测光纤的长度、衰减，包括光纤的熔接处及转接处皆可量测。在光纤断掉时也可以用来量测中断点。
OTDR动态范围的大小对测量精度的影响初始背向散射电平与噪声低电平的DB差值被定义为OTDR的动态范围。其中，背向散射电平初始点是入射光信号的电平值，而噪声低电平为背向散射信号为不可见信号。动态范围的大小决定OTDR可测光纤的距离。当背向散射信号的电平低于OTDR噪声时，它就成为不可见信号。
随着光纤熔接技术的发展，人们可以将光纤接头的损耗控制在0.1DB以下，为实现对整条光纤的所有小损耗的光纤接头进行有效观测，人们需要大动态范围的OTDR。增大OTDR动态范围主要有两个途径：增加初始背向散射电平和降低噪声低电平。影响初始背向散射电平的因素是光的脉冲宽度。影响噪声低电平的因素是扫描平均时间。多数的型号OTDR允许用户选择注入被测光纤的光脉冲宽度参数。在幅度相同的情况下，较宽脉冲会产生较大的反射信号，即产生较高的背向散射电平，也就是说，光脉冲宽度越大，OTDR的动态范围越大。
OTDR向被测的光纤反复发送脉冲，并将每次扫描的曲线平均得到结果曲线，这样，接收器的随机噪声就会随着平均时间的加长而得到抑制。在OTDR的显示曲线上体现为噪声电平随平均时间的增长而下降，于是，动态范围会随平均时间的增大而加大。在最初的平均时间内，动态范围性能的改善显著，在接下来的平均时间内，动态范围性能的改善显著，在接下来的平均时间内，动态范围性能的改善会逐渐变缓，也就是说，平均时间越长，OTDR的动态范围就越大。
盲区对OTDR测量精度的影响我们将诸如活动连接器、机械接头等特征点产生反射引起的OTDR接收端饱和而带来的一系列“盲点”称为盲区。光纤中的盲区分为事件盲区和衰减盲区两种：由于介入活动连接器而引起反射峰，从反射峰的起始点到接收器饱和峰值之间的长度距离，被称为事件盲区；光纤中由于介入活动连接器引起反射峰，从反射峰的起始点到可识别其他事件点之间的距离，被称为衰减盲区。对于OTDR来说，盲区越小越好。盲区会随着脉冲宽的宽度的增加而增大，增加脉冲宽度虽然增加了测量长度，但也增大了测量盲区，所以，我们在测试光纤时，对OTDR附件的光纤和相邻事件点的测量要使用窄脉冲，而对光纤远端进行测量时要使用宽脉冲。
OTDR的“增益”现象由于光纤接头是无源器件，所以，它只能引起损耗而不能引起“增益”。OTDR通过比较接头前后背向散射电平的测量值来对接头的损耗进行测量。如果接头后光纤的散射系数较高，接头后面的背向散射电平就可能大于接头前的散射电平，抵消了接头的损耗，从而引起所谓的“增益”。在这种情况下，获得准确接头损耗的唯一方法是：用OTDR从被测光纤的两端分别对该接头进行测试，并将两次测量结果取平均值。这就是分别对该接头进行测试，并将两次测量结果取平均值。这就是双向平均测试法，是目前光纤特性测试中必须使用的方法。
OTDR能否测量不同类型的光纤如果使用单模OTDR模块对多模光纤进行测量，或使用一个多模OTDR模块对诸如芯径为62.5mm的单模光纤进行测量，光纤长度的测量结果不会受到影响，但诸如光纤损耗、光接头损耗、回波损耗的结果却都是不正确的。这是因为，光从小芯径光纤入射到大芯径光纤时，大芯径不能被入射光完全充满，于是在损耗测量上引起误差，所以，在测量光纤时，一定要选择与被测光纤相匹配的OTDR进行测量，这样才能得到各项性能指标均正确的结果。