光學測距儀的原理是利用三角函數來尋找目標的距離。
舉個最簡單的“單目組合式”測距儀。單目是指只有壹個目鏡，觀察者用壹只眼睛觀察；但光學系統分為兩個物鏡(儀器兩端)，左右光路分別成像在目鏡上下兩側。也就是說，從目鏡看，上半部看到的是右物鏡的像，下半部看到的是左物鏡的像。
通過測距儀觀察目標時，左右視線會形成壹個夾角。距離不同，夾角也不同。只要知道夾角，就可以用三角函數計算出目標距離。
因為左右視線有夾角，所以從目鏡上看，上下半部的視野是不壹樣的；然後我們要調整物鏡的角度，使上下圖像重疊，也就是說兩條視線正好在目標位置相交。只要知道此時左右物鏡之間的角度，就可以計算出距離。這是組合測距儀。