里氏硬度计原理
用规定质量的冲击体在弹力作用下以一定速度冲击试样表面，用冲头在距离试样表面1mm处的回弹速度与冲击速度之比计算出的数值就是里氏硬度。里氏硬度计实际上是肖氏硬度计的改进型，它们测定的都是冲击体在试样表面经试样塑性变形消耗能量后的剩余能量。
布氏硬度计原理
用一定直径的钢球或硬质合金球，以规定的试验力压入式样表面，经规定保持时间后卸除试验力，测量试样表面的压痕直径。布氏硬度值是以试验力除以压痕球形表面积所得的商。以HBS(钢球)表示，单位为N/mm2(MPa)。
测定布氏硬度较准确可靠，但一般HBS只适用于450N/mm2(MPa)以下的金属材料，对于较硬的钢或较薄的板材不适用。在钢管标准中，布氏硬度用途最广，往往以压痕直径d来表示该材料的硬度，既直观，又方便。
邵氏硬度计原理：
具有一定形状的钢制压足，在试验力作用下垂直压入试样表面，当压足表面与试样表面完全贴合时，压针尖端面相对压足平面有一定的伸出长度L(见图1)，以L值的大小来表征邵氏硬度的大小，L值越大，表示邵尔硬度越低，反之越高。计算公式为：
HA=100- L/0.025 HD=100- L/0.025 HC=100- L/0.025 式中HA为邵氏A硬度。
由公式可知，邵A硬度与压针位移量有关。通过测量压针的位移量，即可计算出邵A硬度值。
维氏硬度计原理
维氏硬度试验原理与布氏硬度相似，也是根据压痕单位表面积上的试验力大小来计算硬度值。区别在于压头采用锥面夹角为136°的金刚石正四棱锥体，将其以选定的试验力压入试样表面，按规定保持一定时间后卸除试验力，测量压痕两对角线长度。维氏硬度值用四棱锥压痕单位面积上所承受的平均压力表示，符号HV。
式中F-作用在压头上的试验力(N),d-压痕两对角线长度的平均值(㎜),HV值的单位为N/㎜2，但习惯上只写出硬度值而不标出单位。
肖氏硬度计原理
肖氏硬度试验法是于1906年由美国之A.F.Shore所发明。把一定量2.36克的小锤(尖端装有小粒的钻石，期尖端半径为0.25mm)挂在垂直的计测桶内一定高度，由此高度使小锤自由落下。当小锤打击试片时，试片表面会产生很小的压痕，此时小锤的一部份能量会消耗在试片的变形。而剩余的能量会时小锤反跳至令一高度。如试片的硬度越大，则冲击压痕浅，消耗能量少，残余能量大，会有较高的反跳高度。反之亦然，所以可用小锤的反跳高度来表示肖氏硬度，通常用HS记号表示之
韦氏硬度计原理
一定形状的硬钢压针，在标准弹簧试验力作用下压入试样表面，用压针的压入深度确定材料硬度，定义0.01mm的压入深度为一个韦氏硬度单位。韦氏硬度单位表示为HW。
洛氏硬度计原理
在规定条件下，将压头(金刚石圆锥、钢球或硬质合金球)分2个步骤压入试样表面。卸除主试验力后，在初试验力下测量压痕残余深度h。以压痕残余深度h代表硬度的高低。