千分尺在读数时，先以微分筒的端面为准线，读出固定套管下刻度线的分度值(只读出以毫米为单位的整数)，再以固定套管上的水平横线作为读数准线，读出可动刻度上的分度值，读数时应估读到最小刻度的十分之一。如果微分筒的端面与固定刻度的下刻度线之间无上刻度线，测量结果即为下刻度线的数值加可动刻度的值如微分筒端面与下刻度线之间有一条上刻度线，测量结果应为下刻度线的数值加上0.5毫米，再加上可动刻度的值，
有的千分尺的可动刻度分为100等分，螺距为1毫米，其固定刻度上不需要半毫米刻度，可动刻度的每一等分仍表示0.01毫米。有的千分尺，可动刻度为50等分，而固定刻度上无半毫米刻度，只能用眼进行估计。对于已消除零误差的千分尺，当微分筒的前端面恰好在固定刻度下刻度线的两线中间时，若可动刻度的读数在40-50之间，则其前沿未超过0.5毫米，固定刻度读数不必加0.5毫米若可动刻度上的读数在0-10之间，则其前端已超过下刻度两相邻刻度线的一半，固定刻度数应加上0.5毫米。
外径千分尺的零误差的判定
校准好的千分尺，当测微螺杆与测砧接触后，可动刻度上的零线与固定刻度上的水平横线应该是对齐的，。如果没有对齐，测量时就会产生系统误差零误差。如无法消除零误差，则应考虑它们对读数的影响。若可动刻度的零线在水平横线上方，且第x条刻度线与横线对齐，即说明测量时的读数要比真实值小x/100毫米，这种零误差叫做负零误差，.它的零误差为-0.03毫米若可动刻度的零线在水平横线的下方，且第y条刻度线与横线对齐，则说明测量时的读数要比真实值大y/100毫米，这种零误差叫正零误差，它的零误差为+0.05毫米。
对于存在零误差的千分尺，测量结果应等于读数减去零误差，即物体长度=固定刻度读数+可动刻度读数-零误差。