半导体薄片置于磁感应强度为B的磁场中，磁场方向垂直于薄片，如图所示。当有电流I流过薄片时，在垂直于电流和磁场的方向上将产生电动势EH，这种现象称为霍尔效应，该电动势称为霍尔电势，上述半导体薄片称为霍尔元件。
原理简述如下：激励电流I从a、b端流入，磁场B由正上方作用于薄片，这时电子e的运动方向与电流方向相反，将受到洛仑兹力FL的作用，向内侧偏移，该侧形成电子的堆积，从而在薄片的c、d方向产生电场E。电子积累得越多，FE也越大，在半导体薄片c、d方向的端面之间建立的电动势EH就是霍尔电势。
由实验可知，流入激励电流端的电流I越大、作用在薄片上的磁场强度B越强，霍尔电势也就越高。磁场方向相反，霍尔电势的方向也随之改变，因此霍尔传感器能用于测量静态磁场或交变磁场。