В основу схемы УЗО положено применение дифференциального трансформатора. Возникающая разность токов, проходящих по первичным обмоткам трансформатора, порождает в сердечнике магнитный поток, величина которого и пропорциональна разности токов на обмотках. Во вторичной обмотке ток образуется под воздействием электродвижущей силы, и его величина пропорциональна разности токов на первичных обмотках. Именно ток вторичной обмотки запускает механизм защитного отключения. При отсутствии неисправностей в электросети, ток вторичной обмотки равен нулю, поскольку суммарный магнитный поток в сердечнике также нулевой. 

Если же человек прикасается к оголенным участкам сети или при пробое изоляции к корпусу электроприемника, то по проводнику фазы через УЗО помимо тока нагрузки, начинает проходить и ток утечки, вносящий дифференциал в токи первичных обмоток трансформатора и порождающий ток во вторичной обмотке. Превышение тока вторичной обмотки некоторого порогового значения запускает механизм защитного отключения. 

Для проверки работоспособности УЗО имеется цепь для тестов, замыкаемая кнопкой «Тест», которая искусственно создающая разностный ток в трансформаторе.