Ένα εσωτερικό μικρόμετρο είναι μια συσκευή σχεδιασμένη για να μετράει με ακρίβεια πράγματα όπως η εσωτερική διάμετρος των οπών. Όπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα τυπικό μικρόμετρο για τη μέτρηση της εξωτερικής διαμέτρου ενός μπουλονιού, ένα εσωτερικό μικρόμετρο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της εσωτερικής διαμέτρου ενός περικοχλίου. Υπάρχουν πολλά σχέδια για το εσωτερικό μικρόμετρο, αν και όλα εκτελούν την ίδια βασική λειτουργία. Όλα τα μικρόμετρα έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν πολύ ακριβείς μετρήσεις, αλλά τα ίδια τα μικρόμετρα μπορεί να είναι είτε μικρά είτε αρκετά μεγάλα. Κάθε εσωτερικό μικρόμετρο θα έχει τόσο την ελάχιστη όσο και τη μέγιστη διάμετρο που μπορεί να μετρήσει, επομένως είναι σύνηθες να βρίσκουμε εσωτερικά σύνολα μικρομέτρων.
Υπάρχουν πολλά σχέδια εσωτερικών μικρομέτρων, αν και τα πιο συνηθισμένα είναι τα μικρόμετρα τύπου σωληνωτού και παχύμετρου. Ένα σωληνοειδές εσωτερικό μικρόμετρο αποτελείται από έναν κυλινδρικό σωλήνα που μπορεί να τοποθετηθεί στην εσωτερική διάμετρο μιας οπής ή δακτυλίου για να προσδιοριστεί με ακρίβεια η διάμετρος ή μεταξύ δύο παράλληλων επιφανειών για τη μέτρηση της απόστασης μεταξύ τους. Μόλις τοποθετηθεί το σωληνοειδές μικρόμετρο, θα υπάρχει συνήθως ένας τρόπος να επεκταθεί ο σωλήνας μέχρι να έρθει σε επαφή και με τις δύο πλευρές της εσωτερικής διαμέτρου ό,τι μετράται. Τα μικρόμετρα τύπου παχύμετρου διαθέτουν γενικά ένα σταθερό και ένα κινητό παχύμετρο τοποθετημένο σε σωλήνα, με τη δυνατότητα ρύθμισης του κινητού παχύμετρου κατά μήκος του σωλήνα για να πραγματοποιηθεί μια μέτρηση.
Τόσο τα τυπικά όσο και τα ψηφιακά εσωτερικά μικρόμετρα είναι διαθέσιμα, με αμφότερα να βασίζονται σε μηχανισμό βιδώματος για την εμφάνιση πολύ ακριβών μετρήσεων. Τα τυπικά μικρόμετρα μπορούν να διαβαστούν εξετάζοντας τα σημάδια στην κάννη και τη δακτυλήθρα του μικρόμετρου, επειδή οι πολύ μικρές αποστάσεις αντιπροσωπεύονται από πολύ μεγεθύνουσες περιστροφικές αποστάσεις καθώς περιστρέφεται η δακτυλήθρα. Τα ψηφιακά μικρόμετρα λειτουργούν με τον ίδιο τρόπο όπως τα τυπικά μικρόμετρα, αλλά θα έχουν μια ψηφιακή ένδειξη στην κάννη που αναιρεί την ανάγκη εξέτασης της κάννης και της δακτυλήθρας για σήμανση κλίμακας και απόστασης.
Το μοναδικό χαρακτηριστικό των εσωτερικών μικρομέτρων είναι η ικανότητά τους όχι μόνο να μετρούν μικρές διαμέτρους και άλλες αποστάσεις με μεγάλη ακρίβεια, αλλά και να μετρούν με ακρίβεια πολύ μεγάλες διαμέτρους και αποστάσεις. Για το σκοπό αυτό, τα εσωτερικά μικρόμετρα μπορούν να βρεθούν σε πολλά μεγέθη. Υπάρχουν επίσης σετ που περιλαμβάνουν μία μόνο κεφαλή μέτρησης και έναν αριθμό σωλήνων σε διάφορα μήκη που μπορούν να προσαρτηθούν στην κεφαλή. Αυτός ο τύπος σετ μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση μεγάλης ποικιλίας εσωτερικών διαμέτρων και διάφορων παράλληλων επιφανειών χωρίς την ανάγκη πολλαπλών μικρομέτρων.