邏輯分析儀的工作過程就是數據采集、存儲、觸發、顯示的過程，由于它采用數字存儲技術，可將數據采集工作和顯示工作分開進行，也可同時進行，必要時，對存儲的數據可以反復進行顯示，以利于對問題的分析和研究。
將被測系統接入邏輯分析儀，使用邏輯分析儀的探頭（邏輯分析儀的探頭是將若干個探極集中起來，其觸針細小，以便于探測高密度集成電路）監測被測系統的數據流，形成并行數據送至比較器，輸入信號在比較器中與外部設定的門限電平進行比較，大于門限電平值的信號在相應的線上輸出高電平，反之輸出低電平時對輸入波形進行整形。經比較整形后的信號送至采樣器，在時鐘脈沖控制下進行采樣。被采樣的信號按順序存儲在存儲器中。采樣信息以“先進先出”的原則組織在存儲器中，得到顯示命令后，按照先后順序逐一讀出信息，按設定的顯示方式進行被測量的顯示。