Gli autovelox a fotocellula sono i più diffusi.

Dispongono solitamente di due fotocellule : il passaggio della testa di un veicolo attraverso il fascio della prima cellula, interrompendolo, dà inizio al rilevamento facendo partire un timer, mentre il passaggio attraverso il secondo fascio blocca il timer. Conosciuta la distanza tra le due cellule, la velocità è calcolata in funzione del tempo impiegato ad attraversare i due fasci. Se la velocità rilevata supera il valore impostato, l'apparecchio scatta una fotografia del veicolo, che nei modelli attualmente in commercio è in formato digitale.

Gli apparecchi a fotocellula sono adoperati anche negli ''autobox'', postazioni fisse metalliche situate ai bordi della carreggiata e spesso visibili agli automobilisti, oppure in postazione mobile su tripode o all'interno dell'auto di pattuglia della Polizia. Le infrazioni registrate dalle postazioni fisse sono raccolte a intervalli regolari da operatori di polizia che accedono all'apparecchio e ne prelevano i dati, che sono elaborati in ufficio.

I sistemi più avanzati, grazie alla rilevazione di immagini digitali, possono trasmettere in via telematica dati e immagini a un computer centrale situato, ad esempio, presso il Comando di Polizia ed essere installati su ambedue i lati della strada, così da permettere il posizionamento anche in postazione fissa fra due carreggiate. Per procedere alla contestazione immediata dell'infrazione, l'autovelox può trasmettere le immagini rilevate a una pattuglia posta a valle del punto di rilevazione, mediante un sistema senza fili non intercettabile.

Va notato che gli autovelox definiti "fissi" poiché ospitati all'interno di queste postazioni non sono necessariamente fissi: spesso gli apparati vengono spostati tra una postazione all'altra e questi box rimangono quindi vuoti.

Apparecchi laser

Gli apparecchi laser, detti in generale ''telelaser'', sono solitamente tenuti in mano dall'operatore e puntati sui veicoli dei quali l'operatore voglia esaminare la velocità.
Per il loro funzionamento viene utilizzato un fascio laser ad alta frequenza, emesso dal telelaser, e un sensore ottico integrato che rileva il segnale di ritorno generato dalla riflessione del laser sulla carrozzeria del veicolo.

Apparecchi video e da inseguimento

Un'altra tipologia di velocimetri è quella che elabora le immagini di una telecamera per calcolare la velocità dei veicoli. L'uso principale di questa tipologia di apparecchi è a bordo delle auto della Polizia Stradale. L'apparecchio rileva la velocità relativa dei veicoli che precedono la pattuglia, e la confronta con i dati del tachimetro di bordo, ricavando la velocità effettiva.

SICVE o Safety tutor

Il '''SICVE''' (Sistema informativo per il controllo della velocità), detto anche ''Safety tutor'', è un dispositivo sviluppato e brevettato da Autostrade per l'Italia e gestito dalla Polizia Stradale, che pur rilevando gli eccessi di velocità, si distingue nettamente dai classici autovelox in quanto rileva la velocità media dei veicoli.
Il veicolo in transito, il cui passaggio viene rilevato attraverso due spire annegate nell'asfalto, viene fotografato all'inizio del tratto controllato dal SICVE da apposite fotocamere installate su un "pannello messaggi". Il sistema memorizza la foto, la data e l'ora del passaggio e la targa del veicolo, estrapolata dall'immagine.
All'altezza del punto di controllo finale, il veicolo viene nuovamente fotografato con data e ora. Il sistema associa quindi le due rilevazioni in base alla targa e calcola il tempo impiegato dal veicolo per percorrere il tratto controllato: se la velocità media del veicolo è minore o uguale al limite massimo, le due foto vengono scartate dal sistema; le foto rimanenti sono quelle di chi ha viaggiato a una velocità media superiore al limite.
Attualmente il SICVE è utilizzato in larga parte in Italia sulle autostrade, nelle quali controlla un tratto autostradale tra i 15 e i 20 km.