עקרון הפעולה הבסיסי של מד אנרגיה אלקטרוני (מד חכם) מסתמך על ממירי A/D או שבבי מדידה ייעודיים לביצוע-זמן אמת של זרם ומתח המשתמש. האותות הללו מנותחים ומעובדים לאחר מכן על ידי מעבד כדי לחשב אנרגיה קדימה ואחורה, אנרגיית שיא-ולא, או אנרגיית ארבע-, כאשר התוצאות מתקבלות באמצעות ממשקי תקשורת, מסכי תצוגה או אמצעים אחרים.
דגימת זרם משתמשת בדרך כלל בשתי שיטות שונות: מדידת זרם-החוט החי משתמשת באלמנט מנגן-נחושת, ואילו מדידת זרם החוט הנייטרלי- משתמשת באלמנט שנאי זרם.
הארכיטקטורה הבסיסית של מד אנרגיה מלא, רב-רב-תפקודי אלקטרוני מלא, כוללת ממירים לרכישת אותות מתח כניסה וזרם, מסך תצוגה, תת-מערכת לתקשורת נתונים, זיכרון לא- נדיף, ספק כוח ומיקרו-בקר המוטמע בתוכנת ההפעלה הדרושה.