Mikrokalorimeetri tööpõhimõte põhineb termodünaamilistel põhimõtetel ja hõlmab tavaliselt järgmisi samme:
Proovi ettevalmistamine: Uuritav proov asetatakse mikrokalorimeetri proovikambrisse, tagades selle soojusisolatsiooni ümbritsevast keskkonnast.
Temperatuuri reguleerimine: proovikambri temperatuuri reguleerimiseks kasutatakse kütte- või jahutussüsteemi, viies selle etteantud katsetingimusteni.
Soojuse mõõtmine: kui proovis toimuvad termilised muutused (näiteks neelavad või vabastavad soojust), mõõdab ja registreerib mikrokalorimeeter need kõikumised täpselt. Tavaliselt saavutatakse see ülitundlike temperatuuriandurite ja signaalitöötlussüsteemide kasutamisega.
Andmete analüüs: mõõdetud soojusmuutuste andmete põhjal-ning koos proovi omaduste ja muude katseparameetritega- tehakse proovi spetsiifiliste termiliste omaduste tuletamiseks andmete analüüs.
