El sensor d'oxigen retorna la informació de concentració del gas barrejat a l'ECU detectant el contingut d'oxigen al gas d'escapament del motor i s'instal·la al tub d'escapament abans del catalitzador de tres vies.

L'element sensible del sensor d'oxigen utilitzat per generar el senyal de tensió és el diòxid de zirconi (ZrO2), que té una capa de platí a la seva superfície exterior i una capa de ceràmica a l'exterior del platí per protegir l'elèctrode de platí. El costat interior de l'element sensor del sensor d'oxigen està exposat a l'atmosfera i el costat exterior passa pel gas d'escapament descarregat pel motor. Quan la temperatura del sensor és superior a 300 ℃, si el contingut d'oxigen a ambdós costats és força diferent, es generarà una força electromotriu a ambdós costats. El contingut d'oxigen a l'interior del sensor és alt perquè es ventila a l'atmosfera. Quan la mescla és fina, el contingut d'oxigen dels gasos d'escapament és alt. La diferència de contingut d'oxigen entre els dos costats del sensor és molt petita, de manera que la força electromotriu generada per aquest també és molt petita (uns 0,1 V). Tanmateix, quan la mescla és massa rica, el contingut d'oxigen del gas d'escapament és molt petit, la diferència de concentració d'oxigen entre els dos costats de l'element sensible és gran i la força electromotriu generada també és gran (uns 0,8 V). L'escalfador dins del sensor d'oxigen s'utilitza per escalfar l'element sensible perquè pugui funcionar amb normalitat.

Si el sensor d'oxigen no té cap senyal de sortida o el senyal de sortida és anormal, augmentarà el consum de combustible i la contaminació dels gasos d'escapament del motor, donant lloc a una velocitat de ralentí inestable, errors d'encesa i xerrada. Els errors comuns del sensor d'oxigen són:

1) Intoxicació per manganès. Tot i que la gasolina amb plom ja no s'utilitza, l'agent antidetonant de la gasolina conté manganès, i els ions de manganès o els ions de manganat després de la combustió conduiran a la superfície del sensor d'oxigen, de manera que no pot produir senyals normals.

2) Dipòsit de carboni. Després que la superfície de la làmina de platí del sensor d'oxigen estigui dipositada amb carboni, no es poden generar senyals de voltatge normals.

3) No hi ha sortida de tensió de senyal a causa d'un mal contacte o circuit obert al circuit intern del sensor d'oxigen.

4) L'element ceràmic del sensor d'oxigen està danyat i no pot generar un senyal de tensió normal.

5) El cable de resistència de l'escalfador del sensor d'oxigen està cremat o el seu circuit està trencat, cosa que fa que el sensor d'oxigen no pugui assolir la temperatura normal de treball ràpidament.