Senzor kisika vraća se podacima koncentracije miješanog plina do ECU-a otkrivanjem sadržaja kisika u ispušnom plinu motora, a instaliran je na ispušnu cijev prije trosmjernog katalizatora.

Osjetljivi element senzora kisika koji se koristi za generiranje naponskog signala je cirkonijev dioksid (ZRO2), koji na svojoj vanjskoj površini ima sloj platine, i sloj keramike na vanjskoj strani platine kako bi se zaštitila platinasta elektroda. Unutarnja strana osjetljivog elementa senzora kisika izložena je atmosferi, a vanjska strana prolazi kroz ispušni plin koji je motor ispuhao. Kad je temperatura senzora iznad 300 ℃, ako je sadržaj kisika s obje strane sasvim drugačiji, na obje strane će se stvoriti elektromotivna sila. Sadržaj kisika u unutrašnjosti senzora je visok jer je prozračen u atmosferu. Kad je smjesa tanka, sadržaj kisika u ispušnom plinu je visok. Razlika u sadržaju kisika između dviju strana senzora je vrlo mala, pa je elektromotivna sila koju generira također vrlo mala (oko 0,1 V). Međutim, kada je smjesa previše bogata, sadržaj kisika u ispušnom plinu je vrlo mali, razlika koncentracije kisika između dvije strane osjetljivog elementa je velika, a generirana elektromotivna sila je također velika (oko 0,8 V). Grijač unutar senzora kisika koristi se za zagrijavanje osjetljivog elementa tako da može normalno raditi.

Ako senzor kisika nema izlaz signala ili je izlazni signal nenormalan, povećat će potrošnju goriva i zagađenje motora, što će rezultirati nestabilnom brzinom u praznom hodu, zabludom i brbljanjem. Uobičajene greške senzora kisika su:

1) Trovanje manganom. Iako se olovni benzin više ne koristi, sredstvo Antiknock u benzinu sadrži mangan, a ioni mangana ili ioni manganata nakon izgaranja dovest će do površine senzora kisika, tako da ne može proizvesti normalne signale.

2) taloženje ugljika. Nakon površine platinastog lima senzora kisika, određuje se ugljik, ne mogu se stvoriti normalni naponski signali.

3) Ne postoji napon signala zbog lošeg kontakta ili otvorenog kruga u unutarnjem krugu senzora kisika.

4) Keramički element senzora kisika je oštećen i ne može stvoriti normalan naponski signal.

5) Žica otpornosti grijača senzora kisika je izgorjela ili je njegov krug pokvaren, zbog čega senzor kisika ne može brzo dostići normalnu radnu temperaturu.