Princíp činnosti tvrdomeru podľa Brinella spočíva v vtláčaní oceľovej guľôčky určitého priemeru do povrchu vzorky pri určitej rýchlosti pri určitej skúšobnej sile. Po určenom čase držania sa skúšobná sila odstráni. Hodnota tvrdosti kovu podľa Brinella je vyjadrená ako priemerný tlak na sférický povrch vtlačenia.
Tvrdomer podľa Brinella sa používa hlavne na stanovenie tvrdosti materiálov, ako je liatina, oceľ, neželezné kovy a mäkké zliatiny. Skúška tvrdosti podľa Brinella vytvára najväčšiu priehlbinu medzi všetkými skúškami tvrdosti. Odráža komplexné vlastnosti materiálu a nie je ovplyvnená mikrosegregáciou alebo kompozičnou nehomogenitou štruktúry vzorky, čo z nej robí vysoko presnú metódu testovania tvrdosti.