光源发出的光通过波导传至线性偏光器，然后是偏振分离器（产生两束线性偏振光波），最后到达相位调节器。
然后这两束光通过光纤从控制室传到传感头；
两束偏振光通过1/4波长滤波器产生右旋和左旋偏振光；
两个光束在围绕导线的光纤环中传播，到达终点时遇到反射镜，光线沿同样的路径返回；
当光线环绕导线传播时，导线中的电流由于法拉第效应产生磁场，该磁场使两束光的相位产生偏移；
光波沿光路返回后，最终到达光学探测器，电子器件检测出相位漂移；
两束光波的相位偏移与导线的电流成正比，然后显示单元将电流数值以模拟量或数字量传至最终用户。
光纤回转仪最早由波音公司和霍尼韦尔公司共同研制，主要用于导弹巡航系统，1994年开始在电流测量领域的研发工作，1998年第一此投入商业应用。目前主要的生产厂家有：TRENCH，RITZ，ABB，ALSTOM，,GE，SIEMENS，NGK，NXTPHASE等。
由于光纤回转仪也被用于导弹、飞机、有人工智能装置的小型炸弹等的导航系统，因此属于敏感及禁止出口器件。2001年，北京雄狮光电公司总裁由于购买光纤回转仪准备转运往中国大陆，被波士顿联邦法院判监禁两年半。
