De allra flesta nuvarande mätinstrument är byggda kring en digital voltmeter, där den fysiska mängd som ska mätas omvandlas till spänning med hjälp av en lämplig sensor.

Detta är fallet med den digitala multimetern som, förutom att erbjuda voltmeterfunktionen, har minst en spänningsströmomvandlare för att driva den som en ammeter och en konstant strömgenerator för att fungera som en ohmmeter.

De är hotade, även om de fortfarande används som snabba indikatorer på storleksordningen eller variationen av den uppmätta spänningen. De består vanligtvis av en millimeter i serie med högt motstånd. Detta motstånd, i storleksordningen några kΩ, är dock betydligt lägre än det interna motståndet hos digitala voltmetrar, vanligtvis lika med 10 MΩ.

Av denna anledning introducerar analoga voltmeters en större störning i de kretsar i vilka de introduceras än digitala voltmeter.
För att begränsa denna störning gick vi så långt som att använda galvanometrar med en känslighet på 15 mikroförstätningar för full skala på avancerade universella styrenheter (voltmeter-mikro-ammeter-ohmmeter-capacimeter kombination). (Metrix MX 205 A till exempel)

En magnetoelektrisk voltmeter består av en galvanometer, därför en mycket känslig magnetoelektrisk millimetermeter, i serie med ett extra motstånd av högt värde (från några kΩ till några hundra kΩ).
En voltmeter med flera mätmätare görs genom att ändra värdet på det extra motståndet. För alternerande strömmätningar varvas en diod likriktare bro men denna metod kan bara mäta sinusoida spänningar. De har dock ett antal fördelar : de kräver inte ett batteri för att fungera.

Dessutom är deras bandbredd mycket bredare till samma pris, vilket möjliggör AC-mätningar över flera hundra kilohertz där en digital standardmodell är begränsad till några hundra hertz.
Det är av denna anledning som de fortfarande används i stor utsträckning vid testning på elektronisk utrustning som arbetar med höga frekvenser (HI-FI)

En ferroelektrisk voltmeter består av en ferroelektrisk millimeter ammeter i serie med ett extra motstånd av högt värde (från några hundra Ω till några hundra kΩ). Som ammetrar av samma typ gör för strömmar, gör de det möjligt att mäta det effektiva värdet av spänningar av vilken form som helst (men med låg frekvens) < 1 kHz).

De består vanligtvis av en dubbel ramp analog-till-digital omvandlare, ett bearbetningssystem och ett displaysystem.

Det kan endast användas för mätning av sinusformade spänningar i frekvensområdet för elektriska distributionsnät. Spänningen som ska mätas rätas ut av en diodbrygga och behandlas sedan som en likströmsspänning. Voltmetern visar sedan ett värde som är lika med 1,11 gånger medelvärdet för den korrigerade spänningen. Om spänningen är sinusformad är resultatet som visas spänningens effektiva värde. Om det inte är det, är det meningslöst.

Majoriteten av enheterna på marknaden utför denna mätning i tre steg :

1 - Spänningen höjs i kvadrat med en analog precisionsmultiplikator.
2 - Enheten utför analog till digital omvandling av medelvärdet av spänningens kvadrat
3 - Kvadratroten av detta värde utförs sedan numeriskt.

Eftersom precisionsanalogmultiplikatorn är en dyr komponent är dessa voltmetrar tre till fyra gånger dyrare än de tidigare. Nästan total digitalisering av beräkningen minskar kostnaden samtidigt som noggrannheten förbättras.

Andra mätmetoder används också, till exempel :

- Analog till digital omvandling av den spänning som ska mätas, sedan helt digital bearbetning av beräkningen av "kvadratroten på den genomsnittliga kvadraten".
- Utjämning av den termiska effekten som genereras av den variabla spänningen och den som genereras av en likströmsspänning som sedan mäts.

Det finns två typer av voltmeters "sant effektiva" :

- TRMS (från engelska True Root Mean Square betyder "true square root mean") - Det mäter det sanna effektiva värdet av en variabel spänning.
- RMS (från engelska Root Mean Square betyder "kvadratrotgenomsnitt") - Värdet RMS erhålls genom filtrering som eliminerar spänningens dc-komponent (medelvärde) och gör det möjligt att erhålla det effektiva värdet av spännings krusningen.

Den första digitala voltmetern designades och byggdes av Andy Kay 1953.
Mätningen med en voltmeter utförs genom att ansluta den parallellt med den del av kretsen vars potentiella skillnad önskas.
Således i teorin, så att närvaron av enheten inte ändrar fördelningen av potentialer och strömmar inom kretsen, bör ingen ström flöda i sin sensor. Detta innebär att den inre resistansen hos denna sensor är oändlig, eller åtminstone är så stor som möjligt jämfört med motståndet hos kretsen som ska mätas.