Les sondes de ligne de transmission sont un type spécial de sonde passive conçue pour être utilisée à des fréquences très élevées. Ils remplacent le câble de sonde à haute impédance que l'on trouve dans une sonde passive traditionnelle par une ligne de transmission de précision, avec une impédance caractéristique qui correspond à l'entrée de l'oscilloscope (50 Ω). Cela réduit considérablement la capacité d'entrée à une fraction de picofarad, minimisant la charge des signaux haute fréquence. Un réseau correspondant à la pointe augmente la résistance d'entrée CC. Bien qu'elles aient une résistance d'entrée CC inférieure à celle d'une sonde passive traditionnelle (généralement de 500 Ω à 1 kΩ), l'impédance d'entrée de ces sondes reste presque constante sur toute leur plage de fréquences. Une sonde passive traditionnelle ÷10 aura une impédance d'entrée de 10 MW en courant continu, mais cette impédance chute rapidement avec la fréquence, passant en dessous de l'impédance d'entrée d'une sonde de ligne de transmission à moins de 100 MHz.
Dans certaines applications, les sondes de ligne de transmission offrent des avantages par rapport aux sondes actives. En plus d'être moins chères, leur conception passive est plus résistante aux surtensions et à l'exposition aux décharges électrostatiques. Ils sont utiles dans les applications produisant des impulsions étroites à montée rapide avec des amplitudes qui dépassent la plage dynamique des sondes actives. Ils ont également tendance à avoir moins d'effets parasites sur la réponse en fréquence. Une sonde de ligne de transmission à bande passante élevée pilotant un oscilloscope d'échantillonnage peut être utilisée comme "étalon d'or" dans les situations où la réponse d'une mesure de sonde active est remise en question.