เซ็นเซอร์ออกซิเจนจะส่งข้อมูลความเข้มข้นของก๊าซผสมกลับไปยัง ECU โดยการตรวจจับปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียของเครื่องยนต์ และติดตั้งไว้ที่ท่อไอเสียก่อนตัวเร่งปฏิกิริยาสามทาง

องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนของเซ็นเซอร์ออกซิเจนที่ใช้ในการสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าคือเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ (ZrO2) ซึ่งมีชั้นแพลตตินัมบนพื้นผิวด้านนอก และชั้นเซรามิกที่ด้านนอกของแพลตตินัมเพื่อปกป้องอิเล็กโทรดแพลทินัมด้านในขององค์ประกอบการตรวจจับของเซ็นเซอร์ออกซิเจนสัมผัสกับบรรยากาศ และด้านนอกผ่านก๊าซไอเสียที่ปล่อยออกมาจากเครื่องยนต์เมื่ออุณหภูมิของเซ็นเซอร์สูงกว่า 300°C หากปริมาณออกซิเจนทั้งสองด้านค่อนข้างแตกต่างกัน จะเกิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าขึ้นทั้งสองด้านปริมาณออกซิเจนภายในเซ็นเซอร์สูงเนื่องจากมีการระบายอากาศออกสู่บรรยากาศเมื่อส่วนผสมบาง ปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียก็จะสูงความแตกต่างของปริมาณออกซิเจนระหว่างทั้งสองด้านของเซนเซอร์มีขนาดเล็กมาก ดังนั้นแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากเซนเซอร์จึงน้อยมากเช่นกัน (ประมาณ 0.1V)อย่างไรก็ตาม เมื่อส่วนผสมเข้มข้นเกินไป ปริมาณออกซิเจนในก๊าซไอเสียจะมีน้อยมาก ความเข้มข้นของออกซิเจนที่แตกต่างกันระหว่างทั้งสองด้านขององค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนนั้นมีมาก และแรงเคลื่อนไฟฟ้าที่สร้างขึ้นก็มีมากเช่นกัน (ประมาณ 0.8V)เครื่องทำความร้อนภายในเซ็นเซอร์ออกซิเจนใช้เพื่อให้ความร้อนแก่องค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนเพื่อให้สามารถทำงานได้ตามปกติ

หากเซ็นเซอร์ออกซิเจนไม่มีสัญญาณเอาท์พุตหรือสัญญาณเอาท์พุตผิดปกติ จะทำให้สิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงและมลพิษไอเสียของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ความเร็วรอบเดินเบาไม่เสถียร ไฟติดผิด และเสียงดังกระหึ่มข้อผิดพลาดทั่วไปของเซนเซอร์ออกซิเจนคือ:

1) พิษแมงกานีสแม้ว่าจะไม่มีการใช้น้ำมันเบนซินที่มีสารตะกั่วอีกต่อไป แต่สารป้องกันการน็อคในน้ำมันเบนซินนั้นมีแมงกานีส และไอออนของแมงกานีสหรือไอออนของแมงกานีสหลังการเผาไหม้จะนำไปสู่พื้นผิวของเซ็นเซอร์ออกซิเจน จึงไม่สามารถสร้างสัญญาณปกติได้

2) การสะสมคาร์บอนหลังจากที่พื้นผิวของแผ่นแพลตตินัมของเซนเซอร์ออกซิเจนถูกสะสมด้วยคาร์บอนแล้ว จะไม่สามารถสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าปกติได้

3) ไม่มีสัญญาณแรงดันเอาต์พุตเนื่องจากหน้าสัมผัสไม่ดีหรือวงจรเปิดในวงจรภายในของเซ็นเซอร์ออกซิเจน

4) องค์ประกอบเซรามิกของเซ็นเซอร์ออกซิเจนเสียหายและไม่สามารถสร้างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าปกติได้

5) ลวดความต้านทานของเครื่องทำความร้อนเซ็นเซอร์ออกซิเจนไหม้หรือวงจรขาด ซึ่งทำให้เซ็นเซอร์ออกซิเจนไม่สามารถเข้าถึงอุณหภูมิการทำงานปกติได้อย่างรวดเร็ว