通过测试谐振腔（器）的谐振频率和固有品质因数，从而计算出介质材料的微波复介电常数。由于谐振频率和固有品质因数可较为准确地测量，且一般谐振腔的值均较高，因此，在测试准确度方面，尤其是低耗材料的损耗测试方面，比起前几种方法要好得多。在介质测量方面，它占有非常重要的位置。但是，该方法是采用谐振测量，所以测试往往在某一个频率点进行，从而限制了它的测试频带。为了弥补这一不足，往往采用多模技术以扩展其测试频带。

主要的谐振法包括矩形腔法、谐振腔微扰法、微带线谐振器法、带状线谐振器法、介质谐振器法、高Q腔法等。

采用矩形谐振腔的模，将测试样品加工成块状放入腔内，在测得谐振腔加载前后的谐振频率和固有品质因数后，可得介质材料的微波复介电常数，矩形腔的横向尺寸与介质样品的大小一样，而纵向为部分填充。

往往采用介电常数较小的被测介质材料置入谐振腔内，对腔内场进行微小的扰动，通过对谐振腔进行测量，可得介质材料的复介电常数。微扰法因样品易于取材，所以在工业上用得较多。但微扰较大时，将会出现较大的测试误差。微扰法主要有工作模式取的圆柱腔微扰法和取工作模式为的矩形腔微扰法。

通常将被测介质作为环状微带谐振器的衬底，对其谐振频率和值进行测量，可求得复介电常数。

通常将被测基片作为带状线谐振器的衬底材料。当谐振器谐振时，对谐振器进行测量可测得其复介电常数。该方法十分适合用于对微波集成电路基片复介电常数的测量。美国已将此方法纳入材料测试协会和美国军用标准中。

将圆柱形高介电常数、低损耗的被测介质置入两金属板之间以构成谐振器进行测量的方法。由于介质谐振器有较高介电常数，选取模式，这时介质谐振器具有较高的值，且金属板与介质谐振器平面之间的空气间隙对模的影响极小，十分利于测量，其测试的准确度较高。这种方法是测量高介电常数的介质材料最有效的方法。

采用圆柱形谐振腔的模，将测试样品加工成圆片状放入腔内，在测得谐振腔加载前后的谐振频率和固有品质因数后，可得介质材料的微波复介电常数。该方法由于利用腔的高Q值和被测样品重新加载，测试准确度较高，往往在国家计量部门作为计量标准。

除了这些常用的方法外，还有矩形介质材料表面金属化谐振法、超导腔法等。