留声机原理是将声波转化成金属针震动的能量，并利用金属针将声波刻在包有锡箔纸的蜡筒上，这样一来回放时，金属针便会沿着蜡筒上的刻痕重新行进，倒转的声波便会从连接上的大喇叭播放出来。具体来说，留声机发声和唱片上的纹路密切相关，唱片上的弧形纹路是根据音乐播放时声波的震动幅度刻录的，唱针接通电流后触碰唱片表面的凹槽时，会产生轻微的震动并放大，发散于空气中，达到播放的效果。其过程主要包括录音和放音两种功能，具体过程如下：

此外，留声机种类比较多，如手摇式留声机、立式留声机、跪式留声机和台式留声机等。而且留声机既不用装电池，也不用插在电路板上，它是一种机械装置，可以通过摇动手柄给留声机上发条，让唱片转动起来。