Сензорът за кислород подава обратно информацията за концентрацията на смесения газ към ECU чрез откриване на съдържанието на кислород в отработените газове на двигателя и е инсталиран на изпускателната тръба преди трипътния катализатор.

Чувствителният елемент на сензора за кислород, използван за генериране на сигнал за напрежение, е циркониевият диоксид (ZrO2), който има слой от платина на външната си повърхност и слой от керамика от външната страна на платината за защита на платиновия електрод. Вътрешната страна на чувствителния елемент на сензора за кислород е изложена на атмосферата, а външната страна преминава през изгорелите газове, изхвърляни от двигателя. Когато температурата на сензора е над 300 ℃, ако съдържанието на кислород от двете страни е доста различно, ще се генерира електродвижеща сила от двете страни. Съдържанието на кислород във вътрешността на сензора е високо, защото се вентилира в атмосферата. Когато сместа е рядка, съдържанието на кислород в отработените газове е високо. Разликата в съдържанието на кислород между двете страни на сензора е много малка, така че електродвижещата сила, генерирана от него, също е много малка (около 0,1 V). Въпреки това, когато сместа е твърде богата, съдържанието на кислород в отработените газове е много малко, разликата в концентрацията на кислород между двете страни на чувствителния елемент е голяма и генерираната електродвижеща сила също е голяма (около 0,8 V). Нагревателят вътре в сензора за кислород се използва за загряване на чувствителния елемент, така че да може да работи нормално.

Ако сензорът за кислород няма изходен сигнал или изходният сигнал е необичаен, това ще увеличи разхода на гориво и замърсяването на двигателя с отработени газове, което ще доведе до нестабилна скорост на празен ход, прекъсване на запалването и тракане. Често срещани неизправности на сензора за кислород са:

1) Отравяне с манган. Въпреки че вече не се използва оловен бензин, антидетонаторът в бензина съдържа манган, а мангановите йони или манганатните йони след изгаряне ще доведат до повърхността на кислородния сензор, така че той да не може да произведе нормални сигнали.

2) Отлагане на въглерод. След като повърхността на платинения лист на сензора за кислород е наситена с въглерод, не могат да се генерират сигнали за нормално напрежение.

3) Няма изходно напрежение на сигнала поради лош контакт или отворена верига във вътрешната верига на сензора за кислород.

4) Керамичният елемент на сензора за кислород е повреден и не може да генерира нормален сигнал за напрежение.

5) Съпротивителният проводник на нагревателя на кислородния сензор е изгорял или веригата му е прекъсната, което прави кислородния сензор неспособен бързо да достигне нормалната работна температура.