Рефрактометр состоит из коллимирующей системы и двух прямоугольных призм, между гипотенузными гранями которых находится небольшой зазор (около 0,1 мм). В зазор помещается исследуемая жидкость. Обе призмы должны иметь высокий показатель преломления (<math>n=1.7</math> для жёлтой линии натрия <math>\lambda_D=589,3\,nm</math>). В простейшей конструкции рефрактометра свет проникает через верхнюю призму, чья гипотенузная грань матовая. После неё свет рассеивается и проходит сквозь исследуемую жидкость в большом интервале углов. В этом интервале будет луч, скользящий по поверхности нижней призмы, которому будет соответствовать предельный угол преломления. Лучи с бо́льшими углами преломления будут отсутствовать. Поэтому выходящий из нижней призмы свет будет иметь резкую границу, если его источник был монохроматичным.
Коллимирующая система может состоять из зрительной трубы, установленной на бесконечность. В неё направляется выходной поток света из призм и там же просматривается шкала с показателями преломления. Поворотами призм выходные лучи направляют так, чтобы можно было одновременно видеть границу света и шкалу, после чего неизвестный показатель преломления жидкости определяется по положению резкой границы света и тени на шкале.
Так как обычно источники света не монохроматичны, до окуляра располагают компенсатор из двух одинаковых призм Амичи.
Принцип работы рефрактометра Аббе основан на явлениях, происходящих на границе раздела сред с разными показателями преломления при прохождении через границу светового пучка, а точнее на явлении полного внутреннего отражения.
