Mesurer une résistance de quelques microhms avec deux fils est voué à l'échec : la résistance des câbles et de leurs contacts — du même ordre, voire supérieure — s'ajoute à la lecture et la ruine. La méthode quatre fils, dite de Kelvin, sépare les deux fonctions : deux câbles injectent le courant et deux autres, indépendants, mesurent la chute de tension directement sur l'objet.
Elle fonctionne parce que le voltmètre présente une impédance très élevée et que ses câbles ne sont parcourus pratiquement par aucun courant : leur résistance ne produit donc pas de chute et n'entre pas dans le résultat. Ce que l'on mesure est la tension réellement présente entre les points où reposent les pinces de tension.
Elle s'impose dans toute mesure de faible résistance : contacts de disjoncteur, jonctions de barres, enroulements de transformateur, shunts et connexions de batterie. En pratique l'ordre des pinces compte — celles de tension toujours à l'intérieur de celles de courant — et sur charge inductive il faut laisser le courant s'établir.