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Il funzionamento dello sfigmomanometro può essere analizzato dal punto di vista fisico solo con alcune semplificazioni: è necessario considerare il sangue un liquido ideale, e non considerare alcuni fattori che potrebbero interferire nella misurazione (come ad esempio gli ormoni, i fluidificanti nel sangue ecc.). Malgrado queste semplificazioni, che andranno sicuramente ad incidere sulla validità dei risultati sperimentali ottenuti, va detto che lo sfigmomanometro rimane comunque uno strumento fondamentale per la medicina.
Nel simbolismo adottato nella spiegazione, p0 è la pressione atmosferica in mmHg, pmax è la pressione sistolica e pmin è la pressione diastolica come sono misurate normalmente (in mmHg oltre la pressione atmosferica). Ne segue che pmax o min+p0 indicano rispettivamente la pressione massima o la pressione minima misurate in mmHg comprendendo anche la pressione atmosferica.
All'inizio della misurazione, nel manicotto c'è aria con pressione p0 uguale alla pressione atmosferica; il manometro collegato al manicotto è tarato in modo da avere come zero questo valore, quindi deve segnare 0 mmHg. Nell'arteria brachiale il sangue scorre invece a pressione variabile tra la pressione diastolica minima e quella sistolica massima.
Gonfiando il manicotto con la pompetta, la pressione dell'aria all'interno aumenta. L'arteria, sottoposta a una maggiore pressione esterna, tende quindi a restringersi. Per il Principio di Leonardo, la velocità del sangue aumenta man mano che il diametro dell'arteria diminuisce. Inoltre, quando la pressione del manicotto è diventata maggiore della pressione diastolica, il sangue ha spinta sufficiente a passare attraverso l'arteria solo alla sistole e nei momenti vicini. Questo è tanto più vero quanto più la pressione del manicotto si avvicina alla sistolica. Questi due fattori fanno sì che il moto del sangue passi da laminare a vorticoso. Il passaggio irregolare del sangue attraverso l'arteria è causa dei cosiddetti suoni di Korotkoff, una serie di rumori sordi e ritmici che si possono auscultare col fonendoscopio. Questa proprietà è da ricordare in quanto si rivela fondamentale per la misurazione della pressione.
Non appena la pressione del manicotto è maggiore della pressione massima del sangue (vale a dire maggiore di pmax+p0), l'arteria si occlude e il flusso del sangue in essa si arresta completamente. Col fonendoscopio non si sente più nulla. Quando si è in questa situazione, comincia la misurazione vera e propria.
Aprendo un po' la valvola, il manicotto si sgonfia lentamente riequilibrando la pressione dell'aria al proprio interno con quella atmosferica. Nell'istante in cui la pressione del manicotto torna uguale a pmax+p0, il sangue torna a scorrere nell'arteria, nuovamente in moto vorticoso a causa del diametro ridotto dell'arteria: si tornano dunque a sentire i rumori caratteristici con il fonendoscopio. Sul manometro è segnata in questo istante la pressione sistolica pmax misurata in mmHg oltre la pressione atmosferica.
I suoni di Korotkoff cessano nel momento in cui la pressione esterna (quella del manicotto) non è più tale da impedire a tutto il sangue di passare attraverso l'arteria e il sangue torna a muoversi di moto laminare. Si assume che questo accada nell'istante in cui la pressione del sangue è uguale alla pressione diastolica pmin+p0; la pressione segnalata sul manometro è quindi la pressione diastolica pmax, misurata in mmHg oltre la pressione atmosferica. Attualmente c'è dibattito tra i medici se sia da considerare vera pressione diastolica la pressione segnalata all'ultima ricorrenza dei suoni di Korotkoff o nel primo istante di silenzio.
