外徑千分尺的結構由固定的尺架、測砧、測微螺桿、固定套管、微分筒、測力裝置、鎖緊裝置等組成。固定套管上有一條水平線，這條線上、下各有一列間距為1毫米的刻度線，上面的刻度線恰好在下面二相鄰刻度線中間。微分筒上的刻度線是將圓周分為50等分的水平線，它是旋轉運動的。 根據螺旋運動原理，當微分筒（又稱可動刻度筒）旋轉一周時，測微螺桿前進或后退一個螺距──0．5毫米。這樣，當微分筒旋轉一個分度后，它轉過了1／50周，這時螺桿沿軸線移動了1／50×0．5毫米＝0．01毫米，因此，使用千分尺可以準確讀出0．01毫米的數值。