In figura è schematizzato il principio di funzionamento di un interruttore differenziale monofase. Lo sganciatore differenziale è composto essenzialmente da un nucleo magnetico toroidale (circuito magnetico di materiale ferromagnetico di forma toroidale) su cui sono avvolte due bobine, che vengono collegate in serie con la linea da proteggere, e da una bobina di rilevazione differenziale (B) che agisce sull’organo di comando . Le due bobine sono  avvolte in modo che le  forze magnetomotrici da esse prodotte, quando in condizioni normali sono attraversate dalla stessa corrente, siano uguali ed opposte, tali quindi da produrre una forza magnetomotrice risultante nulla. Non si  avrà perciò alcun effetto magnetico e il  relè di sgancio (S) non interverrà. Se l’isolamento dell’utilizzatore protetto dal dispositivo cede, una corrente di guasto I_g viene convogliata verso terra e le correnti che circoleranno attraverso le due bobine non saranno più uguali provocando una corrente differenziale   I_D=I₁-I₂. La forza magnetomotrice risultante non sarà più nulla e la variabilità del flusso nel tempo indurrà  nella bobina differenziale una forza elettromotrice che farà circolare la corrente I₁.  Tale corrente andrà ad interessare l’organo di comando dello sganciatore differenziale provocando l’apertura del circuito guasto se la corrente differenziale supera il valore di soglia. 

In un sistema trifase  senza neutro la somma vettoriale delle tre correnti in assenza di guasto verso terra, anche in presenza di carichi squilibrati è sempre uguale a zero. Il dispositivo differenziale trifase è sensibile alla somma vettoriale delle tre correnti e interviene per un guasto a terra quando viene superata dalla corrente differenziale la soglia d’intervento dello sganciatore. 

Nei sistemi trifase con neutro la somma vettoriale delle tre correnti è uguale ed opposta a quella che circola sul neutro e quindi la somma delle quattro correnti è sempre uguale a zero; l’interruttore differenziale anche in questo caso interviene solo in caso di guasto a terra. 

L’interruttore differenziale deve essere munito di un tasto di prova con una corrente di prova che secondo le norme può essere al massimo 2,5I_Dn. La prova eseguibile con questo tasto  intende verificare che il rivelatore differenziale e il dispositivo di sgancio siano ancora in grado di segnalare una corrente differenziale e di interrompere il circuito. Questa però è una prova che non permette di stabilire se è rispettata la caratteristica di intervento dell’interruttore differenziale (questa verifica deve essere effettuata mediante appositi strumenti). I costruttori  in ogni caso consigliano di provare gli interruttori differenziali col tasto di prova almeno una volta al mese perché si è notato che la percentuale di guasti dei dispositivi così provati si riduce rispetto a quelli non provati con questa frequenza.