OTDR測(cè)試是通過發(fā)射光脈沖到光纖內(nèi),然后在OTDR端口接收返回的信息來進(jìn)行。當(dāng)光脈沖在光纖內(nèi)傳輸時(shí)，會(huì)由于光纖本身的性質(zhì)，連接器，接合點(diǎn)，彎曲或其它類似的事件而產(chǎn)生散射，反射。其中一部分的散射和反射就會(huì)返回到OTDR中。返回的有用信息由OTDR的探測(cè)器來測(cè)量，它們就作為光纖內(nèi)不同位置上的時(shí)間或曲線片斷。從發(fā)射信號(hào)到返回信號(hào)所用的時(shí)間，再確定光在玻璃物質(zhì)中的速度，就可以計(jì)算出距離。
                               d=(c×t)/2(IOR) 
       在這個(gè)公式里，c是光在真空中的速度，而t是信號(hào)發(fā)射后到接收到信號(hào)（雙程）的總時(shí)間（兩值相乘除以2后就是單程的距離）。因?yàn)楣庠诓Ａе幸仍谡婵罩械乃俣嚷?，所以為了精確地測(cè)量距離，被測(cè)的光纖必須要指明折射率（IOR）。IOR是由光纖生產(chǎn)商來標(biāo)明。
       OTDR使用瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖的特性。瑞利散射是由于光信號(hào)沿著光纖產(chǎn)生無規(guī)律的散射而形成。OTDR就測(cè)量回到OTDR端口的一部分散射光。這些背向散射信號(hào)就表明了由光纖而導(dǎo)致的衰減（損耗/距離）程度。形成的軌跡是一條向下的曲線，它說明了背向散射的功率不斷減小，這是由于經(jīng)過一段距離的傳輸后發(fā)射和背向散射的信號(hào)都有所損耗。
菲涅爾反射是離散的反射，它是由整條光纖中的個(gè)別點(diǎn)而引起的，這些點(diǎn)是由造成反向系數(shù)改變的因素組成，例如玻璃與空氣的間隙。在這些點(diǎn)上，會(huì)有很強(qiáng)的背向散射光被反射回來。因此，OTDR就是利用菲涅爾反射的信息來定位連接點(diǎn)，光纖終端或斷點(diǎn) 。
       OTDR的工作原理就類似于一個(gè)雷達(dá)。它先對(duì)光纖發(fā)出一個(gè)信號(hào)，然后觀察從某一點(diǎn)上返回來的是什么信息。這個(gè)過程會(huì)重復(fù)地進(jìn)行，然后將這些結(jié)果進(jìn)行平均并以軌跡的形式來顯示，這個(gè)軌跡就描繪了在整段光纖內(nèi)信號(hào)的強(qiáng)弱（或光纖的狀態(tài)）。
       由于光纖制造以后其折射率基本不變，這樣光在光纖中的傳播速度就不變，這樣測(cè)試距離和時(shí)間就是一致的，實(shí)際上測(cè)試距離就是光在光纖中的傳播速度乘上傳播時(shí)間，對(duì)測(cè)試距離的選取就是對(duì)測(cè)試采樣起始和終止時(shí)間的選取。測(cè)量時(shí)選取適當(dāng)?shù)臏y(cè)試距離可以生成比較全面的軌跡圖，對(duì)有效的分析光纖的特性有很好的幫助，通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，選取整條光路長(zhǎng)度的1.5－2倍之間最為合適。 
       脈沖寬度可以用時(shí)間表示，也可以用長(zhǎng)度表示，在光功率大小恒定的情況下，脈沖寬度的大小直接影響著光的能量的大小，光脈沖越長(zhǎng)光的能量就越大。同時(shí)脈沖寬度的大小也直接影響著測(cè)試死區(qū)的大小，也就決定了兩個(gè)可辨別事件之間的最短距離，即分辨率。顯然，脈沖寬度越小，分辨率越高，脈沖寬度越大測(cè)試距離越長(zhǎng)。
折射率就是待測(cè)光纖實(shí)際的折射率，這個(gè)數(shù)值由待測(cè)光纖的生產(chǎn)廠家給出，單模石英光纖的折射率大約在1.4－1.6之間。越精確的折射率對(duì)提高測(cè)量距離的精度越有幫助。這個(gè)問題對(duì)配置光路由也有實(shí)際的指導(dǎo)意義，實(shí)際上，在配置光路由的時(shí)候應(yīng)該選取折射率相同或相近的光纖進(jìn)行配置，盡量減少不同折射率的光纖芯連接在一起形成一條非單一折射率的光路。
       測(cè)試波長(zhǎng)就是指OTDR激光器發(fā)射的激光的波長(zhǎng)，在長(zhǎng)距離測(cè)試時(shí)，由于1310nm衰耗較大，激光器發(fā)出的激光脈沖在待測(cè)光纖的末端會(huì)變得很微弱，這樣受噪聲影響較大，形成的軌跡圖就不理想，宜采用1550nm作為測(cè)試波長(zhǎng)。所以在長(zhǎng)距離測(cè)試的時(shí)候適合選取1550nm作為測(cè)試波長(zhǎng)，而普通的短距離測(cè)試選取1310nm也可以。