凱氏定氮儀的原理如下：

將有機化合物與硫酸共熱使其中的氮轉化為硫酸銨。在這一步中，經常會向混合物中加入硫酸鉀來提高中間產物的沸點。樣本的分析過程的終點很好判斷，因為這時混合物會變得無色且透明（開始時很暗）

在得到的溶液中加入少量氫氧化鈉，然后蒸餾。這一步會將銨鹽轉化成氨。而總氨量（由樣本的含氮量直接決定）會由反滴定法確定：冷凝管的末端會浸在硼酸溶液中。氨會和酸反應，而過量的酸則會在甲基橙的指示下用碳酸鈉滴定。滴定所得的結果乘以特定的轉換因子就可以得到結果。