總有機碳分析儀采用1000℃催化燃燒氧化法，將試樣連同凈化氣體（高純氧）分別導入高溫燃燒管和低溫反應管中，經高溫燃燒管的試樣被高溫催化氧化，其中的有機碳和無機碳均轉化為二氧化碳，經低溫反應管的試樣被酸化后，其中的無機碳分解成二氧化碳，兩種反應管中生產的二氧化碳經載氣輸送依次被導入非分散紅外氣體檢測器NDIR中,CO2被檢測。從而分別測得水中的總碳（TC）和無機碳（IC）。總碳與無機碳之差值，即為總有機碳（TOC）。即：TOC=TC-IC
總有機碳分析儀的燃燒氧化法：
其中燃燒氧化-非分散紅外吸收法優勢是只需一次性轉化，流程簡單、重現性好、靈敏度高，缺點是探測器需頻繁校準，體積大及預熱時間長，必須使用酸、催化劑和載氣。
TOC分析儀主要由以下幾個部分構成:進樣口、無機碳反應器、有機碳氧化反應(或是總碳氧化反應器)、氣液分離器、非分光紅外CO2分析器、數據處理部分。
燃燒氧化-非分散紅外吸收法，按測定TOC值的不同原理又可分為差減法和直接法兩種。
1、差減法測定TOC值的方法原理
水樣分別被注入高溫燃燒管(900℃)和低溫反應管(150℃)中。經高溫燃燒管的水樣受高溫催化氧化，使有機化合物和無機碳酸鹽均轉化成為二氧化碳。經反應管的水樣受酸化而使無機碳酸鹽分解成為二氧化碳，其所生成的二氧化碳依次導入非分散紅外檢測器，從而分別測得水中的總碳(TC)和無機碳(IC)。總碳與無機碳之差值，即為總有機碳(TOC)。
2、直接法測定TOC值的方法原理
將水樣酸化后曝氣，使各種碳酸鹽分解生成二氧化碳而驅除后，再注入高溫燃燒管中，可直接測定總有機碳。但由于在曝氣過程中會造成水樣中揮發性有機物的損失而產生測定誤差，因此其測定結果只是不可吹出的有機碳值。
