Oksimeter denyut pertama dikembangkan oleh Millikan pada tahun 1940-an. Ini memantau rasio oksigen-yang membawa hemoglobin terhadap oksigen-yang menghabiskan hemoglobin di arteri. Oksimeter pulsa umumnya memiliki dua-dioda pemancar cahaya (LED). LED ini diarahkan ke area pasien yang sedang diuji-biasanya ujung jari atau daun telinga. Satu dioda memancarkan seberkas cahaya pada panjang gelombang 660 nanometer, dan dioda lainnya memancarkan pada 905, 910, atau 940 nanometer. Oksigen-yang membawa hemoglobin menyerap kedua panjang gelombang ini dengan sangat berbeda dari oksigen-yang menghabiskan hemoglobin. Dengan menggunakan sifat ini, rasio kedua jenis hemoglobin dapat dihitung. Tes ini biasanya tidak memerlukan pengambilan darah dari pasien.
Oksimeter denyut biasa juga dapat menampilkan denyut nadi pasien. Menurut hukum Beer-Lambert, rasio R/IR harus memiliki hubungan linier dengan saturasi oksigen arteri (SaO2). Namun, karena jaringan biologis merupakan sistem optik yang kompleks dengan hamburan yang kuat, penyerapan yang lemah, dan anisotropi, jaringan tersebut tidak sepenuhnya sesuai dengan hukum Lambert Beer-klasik. Hal ini menyulitkan pembuatan model matematis yang mengungkapkan hubungan antara perubahan relatif dalam serapan cahaya merah dan inframerah (nilai R/IR) dan saturasi oksigen arteri (SaO2). Korespondensi antara R/IR dan SaO2 hanya dapat ditentukan secara eksperimental, yaitu melalui kurva kalibrasi. Sebagian besar produsen oksimeter denyut memperoleh kurva kalibrasi empiris melalui metode eksperimental untuk menyelesaikan pra-kalibrasi sebelum pengiriman produk.
