Senzorii cu fascicul cantilever se bazează pe o structură asemănătoare unui fascicul-cu un capăt fix și celălalt liber. Când se aplică o forță externă la capătul liber sau grinda, grinda cantilever se va îndoi și deforma. Senzorul detectează această deformare minusculă sau modificarea rezultată a mărimilor fizice aferente și o transformă într-un semnal electric măsurabil, detectând astfel mărimea măsurată. Funcționarea acestuia include de obicei patru pași de bază: aplicarea mărimii măsurate, deformarea fasciculului, conversia mărimii fizice și conversia semnalului.
În funcție de metoda de conversie a mărimii fizice, principiile de detectare/detecție utilizate în mod obișnuit includ piezorezistiv, piezoelectric, optic, capacitiv și rezonant. Senzorii piezorezistivi integrează sau atașează extensometre la rădăcina grinzii cantilever; rezistența se modifică atunci când fasciculul se îndoaie, iar această schimbare este convertită într-o ieșire de tensiune printr-un circuit de punte Wheatstone. Senzorii piezoelectrici folosesc materiale piezoelectrice care generează sarcină sau tensiune atunci când sunt supuși forței. Senzorii optici folosesc deviația fasciculului, interferometria optică sau rețele Bragg cu fibre pentru a detecta deformarea. Senzorii capacitivi detectează modificări ale capacității cauzate de modificări ale distanței dintre plăci din cauza deformării fasciculului. Senzorii de rezonanță detectează deplasarea frecvenței de rezonanță a fasciculului cantilever.