스마트폰 내부에는 '지자기 센서'라고 불리는 아주 작은 크기의 전자 칩이 탑재되어 지구의 자기장을 감지합니다. 이 센서는 지구 내부의 거대한 자석 성질에 의해 발생하는 미세한 자기 흐름을 3축 방향으로 나누어 실시간으로 측정합니다. 나침반 앱은 이 지자기 센서가 읽어들인 데이터값을 수치화하여 북극 방향인 자북을 찾아내는 원리로 작동합니다. 위치 정보는 위성 신호를 통해 사용자의 좌표를 알려줄 뿐, 기기가 가리키는 방향을 직접적으로 알려주는 기능은 아닙니다. 정확한 방위 판독을 위해 스마트폰은 지자기 센서와 더불어 가속도 센서 및 자이로스코프 센서의 데이터를 함께 결합하여 사용합니다. 기기를 기울이거나 흔들 때 가속도 센서가 중력의 방향을 측정하여 기기의 수평 상태를 파악하고 방위 오차를 실시간으로 보정합니다.
해드폰 앱 중 나침반 작동원리는 지구 자기장을 직접 측정해서 방향을 지시하는데 스마트폰 안에 자려계라는 센서가 들어 있는데 현재 진행하는 방향으로 자기장이 얼마나 흐르고 있는지 X, Y, Z 3축으로 측정하며 값을 알려줍니다. 지구 자기장은 항상 북쪽을 향해 흐르는데 핸드폰은 자력계가 자기장의 방향을 측정하고 그 방향 기준으로 북쪽 잡아주며 나머지 동, 서, 남은 자동으로 계산해 줍니다.