Ο αισθητήρας οξυγόνου ανατροφοδοτεί τις πληροφορίες συγκέντρωσης του μικτού αερίου στην ECU ανιχνεύοντας την περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια του κινητήρα και εγκαθίσταται στον σωλήνα εξάτμισης πριν από τον τριοδικό καταλύτη.

Το ευαίσθητο στοιχείο του αισθητήρα οξυγόνου που χρησιμοποιείται για τη δημιουργία σήματος τάσης είναι το διοξείδιο του ζιρκονίου (ZrO2), το οποίο έχει ένα στρώμα πλατίνας στην εξωτερική του επιφάνεια και ένα στρώμα από κεραμικό στο εξωτερικό της πλατίνας για την προστασία του ηλεκτροδίου πλατίνας. Η εσωτερική πλευρά του αισθητηρίου στοιχείου του αισθητήρα οξυγόνου εκτίθεται στην ατμόσφαιρα και η εξωτερική πλευρά περνά μέσα από τα καυσαέρια που εκκενώνονται από τον κινητήρα. Όταν η θερμοκρασία του αισθητήρα είναι πάνω από 300℃, εάν η περιεκτικότητα σε οξυγόνο και στις δύο πλευρές είναι αρκετά διαφορετική, θα δημιουργηθεί ηλεκτροκινητική δύναμη και στις δύο πλευρές. Η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στο εσωτερικό του αισθητήρα είναι υψηλή επειδή αερίζεται στην ατμόσφαιρα. Όταν το μείγμα είναι αραιό, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια είναι υψηλή. Η διαφορά της περιεκτικότητας σε οξυγόνο μεταξύ των δύο πλευρών του αισθητήρα είναι πολύ μικρή, επομένως η ηλεκτροκινητική δύναμη που δημιουργείται από αυτόν είναι επίσης πολύ μικρή (περίπου 0,1 V). Ωστόσο, όταν το μείγμα είναι πολύ πλούσιο, η περιεκτικότητα σε οξυγόνο στα καυσαέρια είναι πολύ μικρή, η διαφορά συγκέντρωσης οξυγόνου μεταξύ των δύο πλευρών του ευαίσθητου στοιχείου είναι μεγάλη και η παραγόμενη ηλεκτροκινητική δύναμη είναι επίσης μεγάλη (περίπου 0,8 V). Ο θερμαντήρας μέσα στον αισθητήρα οξυγόνου χρησιμοποιείται για τη θέρμανση του ευαίσθητου στοιχείου ώστε να μπορεί να λειτουργεί κανονικά.

Εάν ο αισθητήρας οξυγόνου δεν έχει έξοδο σήματος ή το σήμα εξόδου είναι μη φυσιολογικό, θα αυξήσει την κατανάλωση καυσίμου και τη ρύπανση των καυσαερίων του κινητήρα, με αποτέλεσμα ασταθή ταχύτητα ρελαντί, αστοχία και φλυαρία. Τα κοινά σφάλματα του αισθητήρα οξυγόνου είναι:

1) Δηλητηρίαση από μαγγάνιο. Αν και η βενζίνη με μόλυβδο δεν χρησιμοποιείται πλέον, ο αντικρουστικός παράγοντας στη βενζίνη περιέχει μαγγάνιο και ιόντα μαγγανίου ή ιόντα μαγγανίου μετά την καύση θα οδηγήσουν στην επιφάνεια του αισθητήρα οξυγόνου, έτσι ώστε να μην μπορεί να παράγει κανονικά σήματα.

2) Εναπόθεση άνθρακα. Μετά την εναπόθεση άνθρακα στην επιφάνεια του φύλλου πλατίνας του αισθητήρα οξυγόνου, δεν μπορούν να δημιουργηθούν σήματα κανονικής τάσης.

3) Δεν υπάρχει τάση εξόδου σήματος λόγω κακής επαφής ή ανοιχτού κυκλώματος στο εσωτερικό κύκλωμα του αισθητήρα οξυγόνου.

4) Το κεραμικό στοιχείο του αισθητήρα οξυγόνου είναι κατεστραμμένο και δεν μπορεί να παράγει σήμα κανονικής τάσης.

5) Το καλώδιο αντίστασης του θερμαντήρα του αισθητήρα οξυγόνου έχει καεί ή το κύκλωμά του έχει σπάσει, γεγονός που κάνει τον αισθητήρα οξυγόνου να μην μπορεί να φτάσει γρήγορα την κανονική θερμοκρασία λειτουργίας.