Įtampa matuojama daugeliu atvejų naudojant voltmetrą, kuris yra rankinis prietaisas, matuojantis potencialą arba įtampos skirtumą tarp teigiamų ir neigiamų gnybtų, kurie liečiasi su vietomis laidžioje elektros grandinėje. Kadangi įtampa apibrėžiama kaip potencialų skirtumas tarp dviejų laidžios grandinės taškų, yra daug grandinių, kurios taip pat turi įmontuotą įtampos matavimo pajėgumą. Įtampa apibrėžiama kaip elektrinis skirtumas tarp dviejų grandinės taškų, kuriuose teka vieno ampero srovė ir vieno vato darbo energija, ir yra esminė bet kurio elektros prietaiso savybė.
Kai matuojama įtampa, jei rodmuo rodo teigiamą reikšmę, tai reiškia, kad įtampos matavimo prietaisas rodo tikrąjį srovės srauto pobūdį grandinėje, nuo teigiamo laido per įtampos matavimo prietaisą iki neigiamo laido ir atgal. į grandinę. Jei voltmetras rodo neigiamą vertę, tai reiškia, kad teigiamas ir neigiamas laidai yra atvirkščiai, o srovė iš tikrųjų teka atvirkštine kryptimi. Nepriklausomai nuo to, kaip voltmetro laidai yra išdėstyti grandinės taškuose, įtampos matavimas rodo tik potencialų skirtumą dviejuose grandinės taškuose ir yra kintamasis, o ne tikrojo srovės srauto matavimas.
Srovė grandinėje teka iš teigiamo į neigiamą potencialą. Voltmetrai rodo tai kaip teigiamą reikšmę. Taip pat tiesa, kad tikrasis fizinis elektronų srautas grandinėje yra priešinga kryptimi nuo neigiamo iki teigiamo, nes tai yra srovės srauto atsvara. Įtampos matavimas dažnai painiojamas su srovės srautu, tačiau srovės srautas iš tikrųjų matuojamas amperais, o įtampa gali būti vertinama kaip elektrinio potencialo skirtumo dviejuose grandinės taškuose momentinis vaizdas.
Kaip veikia įtampos matavimo prietaisas, jis taip pat nukreipia dalį srovės grandinėje, matuodamas ją per įrenginį. Tai pakeičia tikrąją grandinės įtampą, kol yra prijungtas voltmetras. Tačiau dauguma voltmetrų yra sukurti taip, kad tokių matavimų metu grandinės veikimui būtų labai mažai įtakos.
Kiti išorinių ir įmontuotų grandinių įtaisai, matuojantys įtampą, apima osciloskopą ir analoginio-skaitmeninio keitiklio (A/D) korteles kompiuteriuose. Kai kurie įrenginiai taip pat matuoja ne tik įtampą, pavyzdžiui, kombinuotą įtampos srovės matavimą arba grandinės varžą, o šie vienetai vadinami multimetrais. Daugelis šiuolaikinių įtampos matavimo prietaisų versijų yra skaitmeninės ir pateikia vieną atskirą nuskaitymo vertę, o multimetrų atveju jie paprastai vadinami skaitmeniniais multimetrais (DMM).
Ankstyvosios voltmetrų formos buvo sukurtos pagal analoginį nuolatinio įtampos vertės matavimo principą ir turėjo graduotą matuoklį su adata, kuri svyruodavo aukštyn ir žemyn keičiantis įtampai. Šiuo atžvilgiu jie tam tikru mastu primena osciloskopo rodmenis, kurie grafiškai rodo nuolatinį įtampos matavimą per nustatytą laikotarpį. Kompiuteriai naudoja A/D keitiklius, kad išmatuotų įtampą ir pakeistų matavimą į dvejetainį signalą, kurį supranta kompiuteris. Šie įrenginiai taip pat paima tikrąją analoginio signalo įvesties įtampą ir pakeičia ją į skaitmeninę vertę, kurią gali analizuoti kompiuterio programinė įranga.