Prvý pulzný oxymeter vyvinula spoločnosť Millikan v 40. rokoch 20. storočia. Monitoruje pomer kyslíka -prenášajúceho hemoglobínu a kyslíka- vyčerpávajúceho hemoglobínu v tepnách. Typický pulzný oxymeter má dve svetelné- diódy (LED). Tieto diódy LED sú nasmerované na oblasť testovaného pacienta-zvyčajne na konček prsta alebo ušný lalôčik. Jedna dióda vyžaruje lúč svetla s vlnovou dĺžkou 660 nanometrov a druhá vyžaruje pri vlnovej dĺžke 905, 910 alebo 940 nanometrov. Hemoglobín-prenášajúci kyslík absorbuje tieto dve vlnové dĺžky veľmi odlišne od hemoglobínu{{15}spotrebujúceho kyslík. Pomocou tejto vlastnosti možno vypočítať pomer dvoch typov hemoglobínu. Test zvyčajne nevyžaduje odber krvi od pacienta.
Typický pulzný oxymeter dokáže zobraziť aj pulz pacienta. Podľa Beer-Lambertovho zákona by pomer R/IR mal mať lineárny vzťah s arteriálnou saturáciou kyslíkom (SaO2). Keďže však biologické tkanivá sú zložité optické systémy so silným rozptylom, slabou absorpciou a anizotropiou, nie sú úplne v súlade s klasickým Beerovým-Lambertovým zákonom. To sťažuje vytvorenie matematického modelu vyjadrujúceho vzťah medzi relatívnou zmenou absorbancie červeného a infračerveného svetla (hodnota R/IR) a saturáciou arteriálneho kyslíka (SaO2). Korešpondencia medzi R/IR a SaO2 môže byť stanovená len experimentálne, tj pomocou kalibračných kriviek. Väčšina výrobcov pulzných oxymetrov získava empirické kalibračné krivky prostredníctvom experimentálnych metód na dokončenie predbežnej{12}}kalibrácie pred odoslaním produktu.
