所有电子金属探测器都有一发射器用以覆盖一所需的探测区，其第二部分电路则是解释由金属体存在引起覆盖区域的任何变化。由于回波信号很弱，通常使用环形天线捡拾从地下返回的回波信号，并准确预估其场图案。
如果在一条环形天线附近产生有几种效应，则表明有一金属目标存在。首先，环形天线的电感发生改变。如果金属是铁，电感将增加，如同一铁心会增加一空心线圈的电感一样。若金属是非磁性的，则将减少电感，如同一黄铜铁心常用来降低射频调谐线圈的电感一样。其次，这个金属通常将使天线可预测的场方向图案发生变形。金属探测器电子装置可以采用某种手段传感这种变形。
最后，此金属目标将接收到金属探测器发送的信号并且从它自己的位置点转播或者反射能量给金属探测器的接收器，就像一台雷达探测到目标使之转播或反射其回波能量给雷达接收机一样。
环形天线操作后面的数学模式显示两个能量术语，一个是电感性耦合项，一个是电阻性耦合项。这两个术语对远离环形天线1/6波长时具有相等的评估价值，但是对接近环形天线1/6波长距离来说，电感耦合项要重要得多。所有电子金属探测器实际上都有这一情况．探测器的设计通常使用像互感和松弛耦合变压器的感性概念以作数学分析。
电感耦合后面的基本规律戏剧性说明，为何在任何可感知的距离内，金属体的定位是一个主要的设计问题。并且痛苦地显示，简单实验探测器电路性能为什么常令人非常失望。事实表明，由电感耦合的金属目标接收信号一般正比于目标直径的立方，反比于目标深度的6次幂，这是忽视了陆地衰减效应得出的。
一个一英寸直径的目标，仅能产生4英寸直径目标在同样深度的1/64信号强度；而埋于4英尺深度的目标，仅能产生埋于l英尺深同一目标的1/4096信号响应。
通过对环形天线场方向图的仔细控制有可能获得较深的穿透力，但是在小物体的探测能力方面将大幅降低，这将是不可避免伴随的一种设计。
工作频率
在空气里，一个目标和一天线之间的往返电感耦合是随工作频率平方而增加的，而陆地的吸收使这一耦合随频率的平方变得更坏。工作频率l0kHz到1MHz的变化，将以10，000分之一增加接收信号，但是陆地的吸收将同时使这种情况变坏10倍。在设计时，总是力图使用尽可能高的工作频率，仍要求穿透所需深度而不会过度衰减信号。
陆地的衰减非常依赖地球的电阻率和它的含水量，但是作为最坏情况．普通土壤、岩石和沙地具有的一个经验法则，衰减值在l0kHz为0.ldB/英尺，在1MHz为ldB/英尺，在100MHz为l0dB/英尺。这些都是一方所得之数值。一个埋在8英尺深的目标，陆地衰减16分贝还要再加上它在1MHz正常的随深度的6阶衰减下降。有些土壤由于具有“旁路电容”作用而具有高介电常数，可使高频能量更自由穿过有损介质，可望减少一点高频衰减。
与大多数土壤相比较，普通的河水实际上有较小的能量衰减，处于淡水中的探测器操作问题主要是防水和密封电路。海水、盐湖和微成的沼泽中则不是这些情况，因为咸水既非常导电又有适中的腐蚀性，通常这要求使用很低工作频率的专业化探测器设计。
大多数商业的非水产用仪器工作在50千赫到2兆赫范围，较新的设计支持较高的频率，特别是对小目标的高分辨率是一个重要的考虑。
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