XX wieku pozwolił na skonstruowanie niewielkich urządzeń, dających powtarzalne i obarczone małym błędem wyniki (w granicach 2%), dzięki czemu znalazły one szerokie zastosowanie kliniczne.
Oksymetria thumb|Widma absorbancji hemoglobiny Podstawą teoretyczną pulsoksymetrii jest prawo Lamberta-Beera zastosowane do cząstek hemoglobiny. Jest to szczególny przypadek spektrofotometrii, w której światło monochromatyczne jest wykorzystywane do rozpoznawania składu cząsteczkowego substancji. Długość fali powinna być tak dobrana, aby jego absorbancja była jak największa.
Analizując widma absorbancji hemoglobiny utlenowanej (HbO2) i odtlenowanej (Hb) można zaobserwować, że: absorbancja jest wysoka dla fal krótszych niż 600 nm wykresy widma przecinają się w jednym punkcie zwanym punktem izobestycznym, który odpowiada fali długości 805 nm dla długości fali 660 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla deoksyhemoglobiny, przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny utlenowanej (przez co krew utlenowana wydaje się bardziej czerwona niż krew odtlenowana) dla długości fali 940 nm istnieje wtórny peak absorbancji dla oksyhemoglobiny, przy jednoczesnej mniejszej absorbancji hemoglobiny odtlenowanej