ToF-systemen werken door een korte lichtpuls uit te zenden (vaak infrarood) en vervolgens nauwkeurig te meten hoe lang het duurt voordat dat licht weerkaatst op een object (zoals de hand van een gebruiker) en terugkeert naar een sensor. Het tijdsverschil, gecombineerd met de lichtsnelheid, stelt het systeem in staat de afstand tot het object te berekenen. Door meerdere lichtzenders en sensoren strategisch te plaatsen, kan het systeem de positie en zelfs beweging van de hand van de gebruiker of andere objecten in de 3D-ruimte trianguleren. De gesynchroniseerde positionering is cruciaal voor nauwkeurige afstandsmeting en ruimtelijke kartering. De synchronisatie wordt doorgaans op een zeer hoge frequentie afgehandeld om zelfs snelle bewegingen vast te leggen.