Quy trình đo cơ bản như sau :

Tác động đầu thử vào vật mẫu với một lực tối thiểu, thường là 10kG hoặc 30kG nếu đo mềm. Khi đạt độ cân bằng, thiết bị đo (theo dõi dịch chuyển đầu đo và các phản hồi về thay đổi chiều sâu tác động của đầu đo) ghi lại giá trị xác định. Tiếp đến, trong khi vẫn duy trì lực tác động tối thiểu, người ta tác động thêm một lực tối đa. Khi đạt được độ cân bằng, thôi tác động lực tối đa nhưng vẫn duy trì lực tác động tối thiểu ban đầu. Khi lực tối đa được thu về, độ sâu vết lõm trên bề mặt vật thử sẽ được phục hồi một phần. Độ sâu vết lõm còn lại (kết quả của phát lực và thu lực tối đa) được sử dụng để tính toán độ cứng Rockwell.

Độ cứng Rockell được xác định theo một đại lượng quy ước, không có thứ nguyên, phụ thuộc vào chiều sâu vết lõm. Chiều sâu càng lớn thì độ cứng càng nhỏ và ngược lại. Lực tác dụng ban đầu  P1, mũi thử lún sâu vào vật liệu đoạn h1 .Tiếp ta tác dụng lực tăng lên P2 , mũi thử lún sâu vào vật liệu đoạn h2.Chênh lệch hai lần thử là h - đặc trưng cho độ cứng vật liệu thử.

Đơn vị đo độ cứng Rocwell có kí hiệu: HR; một đơn vị HR tương ứng với độ lún bằng 0,002mm

Độ cứng Rockwell được biểu diễn bởi một đại lượng qui ước phụ thuộc vào chiều sâu  h của vết lõm và xác định theo công thức:

HR = k- h/e

Trong đó :

k: là hằng số (dùng bi k= 130,dùng mũi kim cương  thì k = 100.)

e: là giá trị một độ chia của e. Đối với đo cứng e = 0,002mm. Đối với  đo mềm hay còn gọi là đo cứng bế mặt e = 0,001mm.

0,002 hay 0,001 là giá trị của vạch chia đồng hồ hay khi mũi thử ấn sâu thêm 0,002mm hay 0.001mm thì kim dịch đi một vạch.

h: là hiệu độ sâu hai lần ấn (mm).

                              h = h2-h1

Tùy theo lực tác dụng mà người ta phân độ cứng Rockwell ra 3 thang A,B,C tương ứng. Có nhiều thang đo độ cứng Rockwell, ký hiệu là RA, RB, RC, ... tuỳ thuộc vào loại và kích thước đầu đo cũng như giá trị lực tác dụng được sử dụng.
Trên máy thử độ cứng Rockwell có hai thang chia. Thang chia C (chữ đen) khi thử bằng mũi nhọn kim cương với lực ấn 150 kg và thang chia B (chữ đỏ) khi dùng viên bi với lực ấn 100KG. Viên bi (ứng với thang chia B) được dùng để thử độ cứng của thép chưa tôi, đồng, đồng thau,…còn các vật liệu thật cứng thì phải thử bằng mũi kim kim cương như ở thang chia C nhưng với lực ấn bằng 60KG, đọc trên thang chia kí hiệu bằng chữ A. Do đó, khi ghi độ cứng Rockwell ta phải rõ đơn vị của độ cứng: HRC, HRB, HRA.

Khi đo theo thang B (HRB) dùng mũi đo bằng viên bi thép tôi cứng và tải trọng tác dụng tổng cộng là 100 kg. Do dùng viên bi nên thang B sử dụng để đo các vật liệu mềm, độ cứng trung bình trong khoảng HV=60÷240 hay HRB=25÷100 (thép, gang sau khi ủ và thường hóa, hợp kim nhôm, đồng, ..).

Khi đo theo thang A và C (HRA, HRC) dùng mũi đo kim cương hình nón. Tải trọng tác dụng tổng cộng là 60 kg với thang A, 150 kg với thang C. Thang A dùng để đo các vật liệu rất cứng như hợp kim cứng, lớp thấm Cacbon-nitơ có độ cứng cao hơn HV=700. Thang A có phạm vi đo từ HV=360÷900 hay từ HRA=70÷85. Thang C dùng để đo các vật liệu có độ cứng trung bình và cao (thép, gang sau khi tôi và ram) với độ cứng trong khoảng HV=240÷700 hay HRC=20÷670. Khi đo các lớp có chiều dày nhỏ hơn 0,3mm, ta phải dùng các thang đo mềm.  Để thuận lợi cho việc lựa chọn phương pháp xác định độ cứng ta sơbộ phân loại như sau:
+ Loại có độ cứng thấp : gồm các loại vật liệu có độ cứng nhỏ hơn HB220, HRC20, HRB100.