스피드 건의 측정 원리는 파동의 도플러 효과를 이용한 것이다. 도플러 효과란 1842년 오스트리아의 물리학자인 도플러에 의해 발견됐다. 소리를 내는 음원과 관측자의 상대적 운동에 따라 음파의 진동수가 다르게 관측되는 현상을 말한다.

예컨대 기차가 관측자 쪽으로 다가올 때는 기적 소리가 높게 들리다가 관측자를 지나친 직후에는 갑자기 낮게 들리는 것이 도플러 효과를 보여주는 대표적인 예다. 소리가 높게 들릴 때는 음파의 진동수가 많고 낮게 들릴 때는 음파의 진동수가 낮게 측정이 될 때라는 말이 되지요. 이때 관측되는 음파의 진동수는 원래의 진동수와 음원과 관측자 사이의 상대속도에 의해 결정된다.

도플러 효과는 음파뿐만 아니라 모든 파동현상에서 관측할 수 있다. 지나가는 차의 속도를 측정할 경우, 측정자쪽으로 다가오는 차를 향해 일정한 주파수의 초음파를 발사해 차에 반사된 후 다시 스피드 건으로 되돌아오게 한다. 이때 반사돼 돌아온 초음파의 주파수는 도플러 효과에 의해서 애초에 발사했던 초음파의 주파수보다 높게 나타난다. 스피드 건은 이때의 주파수의 변화량을 측정해 속도를 계산한 후 계기판에 표시한다.

결국 스피드 건의 원리는 도플러의 효과이고, 스피드 건의 작용은 초음파 발생장치와 초음파의 주파수 측정장치가 되는 것으로 설명할 수 있다.