氧傳感器的工作原理與電池相似，傳感器中的氧化鋯元素起類似電解液的作用。其基本工作原理是：在一定條件下（高溫和鉑催化），利用氧化皓內(nèi)外兩側(cè)的氧濃度差，產(chǎn)生電位差，且濃度差越大，電位差越大。大氣中氧的含量21%，濃混合燃燒后的廢氣實(shí)際上不含氧，稀混合氣燃燒后生成的廢氣或因缺火產(chǎn)生的廢氣中含有較多的氧，但仍比大氣中的氧少的多。

在高溫及鉑的催化下，將附著在氧傳感器上的氧氣消耗殆盡，于是就產(chǎn)生電壓差，濃混合氣輸出電壓接近1V，稀混合氣接近0V。根據(jù)氧傳感器的電壓信號(hào)，控制空燃比從而調(diào)整噴油脈寬，因此氧傳感器的電子控制燃油計(jì)量的關(guān)鍵傳感器。氧傳感器只有在高溫時(shí)（端部達(dá)到300℃以上）起特征才能充分體現(xiàn)，才能輸出電壓。它約在800℃時(shí)，對(duì)混合氣的變化反應(yīng)最快。

汽車(chē)氧傳感器是電噴發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中關(guān)鍵的反饋傳感器，是控制汽車(chē)尾氣排放、降低汽車(chē)對(duì)環(huán)境污染、提高汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃油燃燒質(zhì)量的關(guān)鍵零件，氧傳感器有二氧化鋯和二氧化鈦兩種。

氧傳感器是利用陶瓷敏感元件測(cè)量各類加熱爐或排氣管道中的氧電勢(shì)，由化學(xué)平衡原理計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氧濃度，達(dá)到監(jiān)測(cè)和控制爐內(nèi)燃燒空燃比，保證產(chǎn)品質(zhì)量及尾氣排放達(dá)標(biāo)的測(cè)量元件，廣泛應(yīng)用于各類煤燃燒、油燃燒、氣燃燒等爐體的氣氛控制。

氧傳感器用于電子控制燃油噴射裝置的反饋控制系統(tǒng)，用來(lái)檢測(cè)排氣中的氧濃度與空燃比的濃稀，在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)進(jìn)行理論空燃比（14.7：1）燃燒的監(jiān)控，并向電腦輸送反饋信號(hào)。