Pienoiskuormituskennojen toimintaperiaate perustuu ensisijaisesti jännitysvaikutukseen. Kun anturiin kohdistetaan ulkoinen voima, sen sisäinen elastinen anturielementti käy läpi pienen mekaanisen muodonmuutoksen. Tämä muodonmuutos aiheuttaa vastaavan muutoksen elastiseen runkoon kiinnitetyn tai integroidun venymämittarin (venymälevyn) vastuksessa. Anturi käyttää tyypillisesti Wheatstone-siltaa (täysi-siltapiiri), joka muuntaa venymämittarin resistanssin muutoksen heikon jännitesignaalin ulostuloksi, joka on verrannollinen käytettyyn voimaan.
Mikroelektromekaanisten järjestelmien (MEMS) teknologian kehityksen myötä miniatyyripainokennojen koko on pienentynyt merkittävästi. Sen ydintekniikkaa on myös laajennettu puolijohteisiin, pietsoresistiivisiin anturielementteihin, pietsoresistorien valmistukseen piisubstraateille käyttämällä prosesseja, kuten ioni-istutusta ja ohutkalvopinnoitusta. Lisäksi innovatiiviset joustavat substraattimallit mahdollistavat sen, että anturi mukautuu kaareviin pintoihin mittausta varten.