Langt de fleste nuværende måleinstrumenter er bygget op omkring et digitalt voltmeter, hvor den fysiske mængde, der skal måles, omdannes til spænding ved hjælp af en passende sensor.

Dette er tilfældet med det digitale multimeter, som ud over at tilbyde voltmeterfunktionen har mindst en spændingsstrømskonverter til at betjene den som et ammeter og en konstant strømgenerator til at fungere som et ohmmeter.

De er truede, men anvendes stadig som hurtige indikatorer for størrelsesordenen eller variationen af den målte spænding. De består normalt af en millimeter i serie med høj modstand. Denne modstand i størrelsesordenen nogle få kΩ er imidlertid betydeligt lavere end den indre modstand af digitale voltmetre, som regel svarer til 10 MΩ.

Af denne grund introducerer analoge voltmetre en større forstyrrelse i de kredsløb, hvori de introduceres end digitale voltmetre.
For at begrænse denne forstyrrelse gik vi så langt som til at bruge galvanometre med en følsomhed på 15 mikroforstærkere til fuld skala på avancerede universelle controllere (voltmeter-mikro-ammeter-ohmmeter-kapacimeterkombination). (F.eks. Metrix MX 205 A)

Et magnetelektrisk voltmeter består af et galvanometer, derfor et meget følsomt magnetelektrisk millimetermeter, i serier med en ekstra modstand af høj værdi (fra et par kΩ til et par hundrede kΩ).
Et voltmeter med flere målemålere foretages ved at ændre værdien af den ekstra modstand. For vekselstrømsmålinger er en diodeenretterbro afbrudt, men denne metode kan kun måle sinusformede spændinger. De har dog en række fordele : de kræver ikke et batteri for at fungere.

Hertil kommer, til samme pris, deres båndbredde er meget bredere, så AC målinger over flere hundrede kilohertz, hvor en standard digital model er begrænset til et par hundrede hertz.
Det er grunden til, at de stadig er meget udbredt i test på elektronisk udstyr, der opererer ved høje frekvenser (HI-FI)

Et ferroelektrisk voltmeter består af et ferroelektrisk millimeter ammeter i serie med en ekstra modstand af høj værdi (fra et par hundrede Ω til et par hundrede kΩ). Som ammetre af samme type gør for strømme, gør de det muligt at måle den effektive værdi af spændinger af enhver form (men af lav frekvens) < 1 kHz).

De består normalt af en dobbelt rampe analog-til-digital konverter, et behandlingssystem og et displaysystem.

Det kan kun bruges til måling af sinusformede spændinger i frekvensområdet af elektriske distributionsnet. Den spænding, der skal måles, rettes af en diodebro og behandles derefter som en DC-spænding. Voltmeteret viser derefter en værdi svarende til 1,11 gange den gennemsnitlige værdi af den korrigerede spænding. Hvis spændingen er sinusformet, er det viste resultat den effektive værdi af spændingen; Hvis det ikke er, giver det ingen mening.

De fleste enheder på markedet udfører denne måling i tre trin :

1 - Spændingen er hævet i anden med en præcision analog multiplikator.
2 - Enheden udfører den analoge til digitale konvertering af gennemsnittet af kvadratet af spændingen
3 - Kvadratroden af denne værdi udføres derefter numerisk.

Da præcision analog multiplikator er en dyr komponent, disse voltmeters er tre til fire gange dyrere end de foregående. Næsten total digitalisering af beregningen reducerer omkostningerne, samtidig med at nøjagtigheden forbedres.

Andre målemetoder anvendes også, f.eks. :

- Analog-til-digital konvertering af spændingen, der skal måles, derefter fuldt digital behandling af beregningen af "kvadratroden af den gennemsnitlige firkant".
- Udligning af den termiske effekt, der genereres af den variable spænding, og den, der genereres af en DC-spænding, som derefter måles.

Der er to typer voltmetre "sand effektiv" :

- TRMS (fra engelsk True Root Mean Square betyder "ægte kvadratrods mean") - Det måler den sande effektive værdi af en variabel spænding.
- RMS (fra engelsk Root Mean Square betyder "kvadratrodsgennemsnit") - Værdien RMS opnås gennem filtrering, der eliminerer dc-komponenten (gennemsnitsværdien) af spændingen og gør det muligt at opnå den effektive værdi af spændings krusningen.

Det første digitale voltmeter blev designet og bygget af Andy Kay i 1953.
Målingen med et voltmeter udføres ved at forbinde den parallelt med den del af kredsløbet, hvis potentielle forskel ønskes.
Således i teorien, således at tilstedeværelsen af enheden ikke ændrer fordelingen af potentialer og strømme i kredsløbet, bør ingen strøm flyde i sin sensor. Dette indebærer, at den indre modstand af nævnte sensor er uendelig, eller i det mindste er så stor som muligt i forhold til modstanden af kredsløbet, der skal måles.