生產活動中常常需要丈量尺寸，遊標卡尺作為一類重要的尺寸測量工具，廣泛應用於機械製造與加工行業，可以測量工件的內外徑、尺寸等。
刻線直尺和卡尺雖然很早就出現了，但真正具有現代測量意義的遊標卡尺是法國人約尼爾·皮在1631年發明的，他在數學著作《新四分圓的結構、利用及特性》中描述了遊標卡尺的結構和原理，他的名字Vernier也演變成了遊標的英文單詞沿用至今。
遊標卡尺結構簡單，簡單來說就是一個直尺，再加上一個滑動遊標。主尺的刻度線，以一毫米為單位，而遊標尺有10、20、50等分格。以10等分格為例，它叫做十分度遊標卡尺，其餘的以此類推。
10分度遊標的總刻線長度為9毫米，測量精度可以達到0.1毫米；20分度遊標的長度為19毫米，測量精度可以達到0.05毫米；50分度遊標的長度為49毫米，測量精度可以達到0.02毫米。
眾所周知，一毫米已經很小了，由於刻度線的限制，測量時頂多能夠通過目視估讀精確到0.5毫米。遊標卡尺之所以能夠精確到0.02毫米，就是因為它比普通直尺多了一個遊標尺。
遊標尺和主尺的主要差異就在於，刻度線的單位長度不一樣，主尺上每一格的單位長度是一毫米，而遊標尺每一格的單位長度根據分度值而定，其中10分度遊標每一格的單位長度是0.9毫米，20分度的是0.95毫米，50分度的是0.98毫米，它們分別與主尺的單位刻度相差0.1毫米、0.05毫米、0.02毫米。
說到這兒，你可能就已經明白了個大概，這個單位刻度的差值，就是它們的最小測量精度。通過主尺和遊標尺單位刻度之間差值的累積，本來無法用刻度線標識的微小長度差異就被這個遊標放大，變成了可以被人目視讀取的數值。
這種方法就叫做放大法，主要包括：光學放大法、形變放大法、累積放大法等，是一種在研究或觀察過程中非常常用的一種手段。螺旋測微器（千分尺）也是用了這一方法。
以10分度遊標卡尺為例，當量爪併攏時，主尺與遊標的零刻度線對齊，它們的第1刻度線（零刻度線不算）相差0.1毫米，第2刻度線相差0.2毫米……第10刻度線相差1毫米，且第10刻度線正好與主尺的9毫米刻度線對齊。如果遊標零刻度線與主尺第X刻度線對齊，那麼遊標上的第10刻度線就會與主尺第X+9刻度線對齊。
遊標卡尺讀數時（以毫米為單位），都是先讀取遊標零刻度線和主尺零刻度線的距離，取整數部分，然後再看遊標第幾刻度與主尺刻度對齊，就可以得出測量結果中的小數部分。正常情況下，不存在主尺和遊標卡尺刻度線對不齊的情況，所以遊標卡尺一般不存在估讀。
測量物體的尺寸時，如果物體厚10.4毫米，那麼遊標就要向右移滑動10.4毫米，此時遊標零刻度線位於主尺10～11毫米刻度線之間，遊標上第4刻度線將和主尺上的第10+3刻度線對齊。如果是遊標第n刻度線和主尺對齊，那麼物體的厚度便是10+n0.1毫米。如果用20分遊標卡尺和50分遊標卡尺測量，物體的厚度分別是10+n0.05毫米和10+n0.02毫米。這兩個n分別是第幾刻度線，你知道嗎？
除了遊標卡尺，現在還有錶盤式卡尺，以及電子數顯式的卡尺，其中錶盤式卡尺的測微原理和螺旋測微器比較相似，都是化直為曲。