Mikrolevylukija on entsyymisidottu immunomäärityslaite. Se on erityinen instrumentti entsyymisidonnaiselle immunosorbenttimääritykselle, joka tunnetaan myös nimellä mikrolevydetektori. Se voidaan jakaa yksinkertaisesti kahteen luokkaan, puoliautomaattinen ja täysin automaattinen, mutta toimintaperiaate on periaatteessa sama. Ydin on kolorimetri, ts. Kolorimetristä menetelmää käytetään analyyseihin. Mittaus vaatii yleensä testiliuoksen lopputilavuuden alle 250 μL, eikä testiä voida suorittaa yleisellä valosähköisellä kolorimetrillä, joten mikrolevylukijassa on erityisiä vaatimuksia valosähköiselle kolorimetrille.
Mikrolevylukija on itse asiassa vaihemuutosvalosähköinen kolorimetri tai spektrofotometri. Sen perusperiaate on periaatteessa sama kuin päärakenne ja valosähköinen kolorimetri. Valolähteen lampun lähettämä valoaalto muuntuu suodattimen tai monokromaattorin avulla yksiväriseksi valoksi ja menee tutkittavaan näytteeseen mikrohuokoisessa muovisessa navassa. Osa yksivärisestä valosta absorboidaan näytteestä, ja toinen osa säteilytetään valotunnistimeen näytteen kautta. Fotodetektori muuntaa testattavan näytteen erilaisen mutta erilaisen vahvuuden optisen signaalin vastaavaksi sähköiseksi signaaliksi. Signaalin vahvistuksen, logaritmisen vahvistuksen, analogi-digitaalimuunnoksen ja muun signaalinkäsittelyn asettamisen jälkeen se lähetetään mikroprosessorille tietojen käsittelyä ja laskentaa varten. Lopuksi tulokset näkyvät näytössä ja tulostimessa. Mikroprosessori ohjaa myös mekaanisen käyttömekanismin liikettä X- ja Y-suunnissa mikrolevyn liikuttamiseksi ohjauspiirin läpi, toteuttaen siten automaattisen näytteen havaitsemisprosessin. Muut mikrolevylukijat käyttävät havaitsemiseen manuaalisesti liikkuvia mikrolevyjä, joten mekaaninen käyttömekanismi ja ohjauspiiri X- ja Y-suunnissa jätetään pois, mikä tekee instrumentista kompaktimman ja yksinkertaisemman rakenteen.