Sisäinen mikrometri on laite, joka on suunniteltu mittaamaan tarkasti asioita, kuten reikien sisähalkaisija. Jos pultin ulkohalkaisijan mittaamiseen voitaisiin käyttää tavallista mikrometriä, sisämikrometriä voitaisiin käyttää mutterin sisähalkaisijan mittaamiseen. Sisämikrometriä on useita malleja, vaikka ne kaikki suorittavat saman perustoiminnon. Kaikki mikrometrit on suunniteltu tekemään erittäin tarkkoja mittauksia, mutta mikrometrit voivat olla joko pieniä tai melko suuria. Jokaisella sisäisellä mikrometrillä on sekä pienin että suurin halkaisija, jonka se pystyy mittaamaan, joten on tavallista löytää sisäisiä mikrometrisarjoja.
Sisällä olevia mikrometrejä on useita, mutta yleisimpiä ovat putkimaiset ja paksuusmikrometrit. Putkimainen sisämikrometri koostuu lieriömäisestä putkesta, joka voidaan sijoittaa reiän tai renkaan sisähalkaisijaan halkaisijan tarkan määrittämiseksi tai kahden rinnakkaisen pinnan väliin niiden välisen etäisyyden mittaamiseksi. Kun putkimainen mikrometri on paikallaan, putkea voidaan yleensä pidentää, kunnes se koskettaa mitattavan aineen sisähalkaisijan molempia puolia. Jarrusatula-tyyppisissä mikrometreissä on yleensä yksi kiinteä ja yksi liikkuva jarrusatula, jotka on asennettu putkeen, ja kyky säätää liikkuva jarrusatula ulos putken pituudelta mittauksen tekemiseksi.
Saatavana on sekä vakio- että digitaalisia sisämikrometrejä, joissa molemmissa on ruuvimekanismi, joka näyttää erittäin tarkat lukemat. Vakiomikrometrit voidaan lukea tutkimalla mikrometrin piipun ja sormustimen merkinnät, koska hyvin pieniä etäisyyksiä edustavat suuresti suurennetut pyörimismatkat, kun sormustinta käännetään. Digitaaliset mikrometrit toimivat samalla tavalla kuin tavalliset mikrometrit, mutta niiden piipussa on digitaalinen lukema, joka estää tarpeen tutkia tynnyriä ja sormustinta asteikon ja etäisyyden merkintöjen varalta.
Sisäisten mikrometrien ainutlaatuinen piirre on niiden kyky paitsi mitata pieniä halkaisijoita ja muita etäisyyksiä erittäin tarkasti, mutta myös mitata erittäin suuret halkaisijat ja etäisyydet tarkasti. Tätä tarkoitusta varten sisäisiä mikrometrejä voidaan löytää monessa koossa. On myös sarjoja, joissa on yksi mittauspää ja useita eripituisia putkia, jotka voidaan kiinnittää päähän. Tämän tyyppistä sarjaa voidaan käyttää monenlaisten sisähalkaisijoiden ja erilaisten rinnakkaisten pintojen mittaamiseen ilman useita mikrometrejä.