光源发出的光照射到采样体积内的气溶胶粒子时，气溶胶粒子对光的吸收和散射等作用会造成光路上光强的变化，通过仪器光学元件测量光强的变化即可得到气溶胶粒子的光学特性。

常用的气溶胶吸收特性测量仪根据原理分为两种类型：一种是基于滤膜采样，即测量在一定时间间隔内滤膜上收集的气溶胶粒子对光的吸收造成的衰减，由此根据连续测量透过滤膜的光衰减的变化计算吸收系数。常用的有黑碳仪（aethalometer）等。另一种是原位测量技术，即用一定频率的激光照射在待测气溶胶上，通过测量气溶胶吸收光后产生的振动而测量气溶胶的吸收特性。常用的有光声方法（photoacoustic method）仪器等。

气溶胶光学厚度测量仪器最常用的是太阳光度计（sunphotometer），即通过跟踪太阳测量直接太阳辐射在大气中消光系数的垂直积分，有自动跟踪型和手动型两种。

积分式浊度仪是利用一个漫射光源（朗伯光源）照射测量腔体内的颗粒物和气体，光电检测器检测到的测量腔体某一立体角范围内的散射输出积分即为散射系数。较常用的积分浊度仪型号为Ecotech Aurora系列。