El picnómetro clásico de Gay-Lussac, es un recipiente de vidrio con forma de pera, de volumen conocido que dispone de un tapón provisto de un finísimo capilar, de tal manera que puede obtenerse el volumen con gran precisión. Esto permite medir la densidad de un fluido, en referencia a la de otro de densidad conocida (generalmente el agua), a una determinada temperatura.

Una variante es el picnómetro que se muestra a la derecha cuyo capilar está situado lateralmente. El extremo del capilar se protege con un pequeño tapón. Este picnómetro lleva incorporado un termómetro con un intervalo de -2 a 40 °C en incrementos de 1°C, lo que permite conocer la temperatura durante toda la experiencia.

Para líquidos, el picnómetro se pesa vacío, luego lleno de agua destilada hasta el enrase. Por diferencia se conoce la masa del agua y se puede determinar su densidad a la temperatura del experimento. Luego se llena con el líquido problema, pudiendo calcular la densidad de éste fácilmente. Todas las determinaciones para que sean válidas deben hacerse a la misma temperatura.

Teniendo en cuenta que el volumen del picnómetro es siempre el mismo: V(muestra) = V(agua), y que la densidad (d) es = m/V. Para el mismo volumen:

d₁ = (m₁/m₂). d₂ ; siendo:

m₁ = masa de muestra contenida en el picnómetro.

d₁ = densidad de la muestra contenida en el picnómetro.

m₂ = masa de agua (o líquido de densidad conocida) contenida en el picnómetro.

d₂ = densidad del agua (o líquido de densidad conocida) contenido en el picnómetro. La densidad del agua puede conocerse también mediante una tabla similar a la que se muestra.

Los resultados de densidad se expresan usualmente en kg/m³ o en g/cm³.

El picnómetro debe estar perfectamente limpio para no introducir errores.

Es conveniente pesar con una balanza que aprecie los miligramos.