電磁波測距有兩種方法：脈沖測距法和相位測距法。
由測線一端的儀器發射的光脈沖的一部分直接由儀器內部進入接收光電器件，作為參考脈沖；其余發射出去的光脈沖經過測線另一端的反射鏡反射回來之后，也進入接收光電器件。測量參考脈沖同反射脈沖相隔的時間t，即可由下式求出距離D： ,式中 c為光速。衛星大地測量中用于測量月球和人造衛星的激光測距儀，都采用脈沖測距法。
用高頻電流調制后的光波或微波從測線一端發射出去，由另一端返回后，用鑒相器測量發射波與回波之間的相位差嗘。若調制頻率為f，則電磁波往返經歷的時間為：式中n是
時間t中的整周數。將 t代入到上列脈沖測距法的公式中，得距離D為： ,式中λ是已知的調制波波長相當于測量距離的尺子的長度,n相當于測程上的整尺數是不足一個測尺長的尾數。
為了確定整尺數n,通常采用可變頻率法和多級固定頻率法。前者是使測距儀的調制頻率在一定范圍內連續變化，這就相當于連續改變測尺長度，使它恰好能量盡待測距離。測距時，逐次調變頻率，使不足整尺的尾數等于零。根據出現零的次數和相應的頻率值，就可以確定整測尺數n°當采用多級固定頻率法時,相當于采用幾根不同長度的測尺丈量同一距離。根據用不同頻率所測得的相位差，就可以解出整周數n，從而求得距離D。
相位差除了用鑒相器測量之外，還可采用可變光路法，即用儀器內部的光學系統改變接收信號的光程，使該信號延遲一段時間。電子儀表指示發射信號與接收信號相位相同時，直接在刻劃尺上讀出尾數。此外，還可以用延遲電路來改變接收信號的相位，由該電路調整控制器上的分劃，讀出尾數。