Az oxigénérzékelő a motor kipufogógázának oxigéntartalmát érzékelve visszacsatolja a kevert gáz koncentrációinformációit az ECU-ba, és a kipufogócsőre kerül a háromutas katalizátor elé.

A feszültségjel generálására használt oxigénérzékelő érzékeny eleme a cirkónium-dioxid (ZrO2), amelynek külső felületén platinaréteg, a platina külső oldalán pedig kerámiaréteg található a platinaelektróda védelmére. Az oxigénérzékelő érzékelő elemének belső oldala a légkörnek van kitéve, a külső oldala pedig áthalad a motor által kibocsátott kipufogógázon. Ha az érzékelő hőmérséklete 300 ℃ felett van, ha az oxigéntartalom mindkét oldalon teljesen eltérő, akkor mindkét oldalon elektromotoros erő keletkezik. Az érzékelő belsejében magas az oxigéntartalom, mert a légkörbe szellőzik. Ha a keverék vékony, a kipufogógáz oxigéntartalma magas. Az érzékelő két oldala között nagyon kicsi az oxigéntartalom különbség, így az általa keltett elektromotoros erő is nagyon kicsi (kb. 0,1V). Ha azonban a keverék túl dús, a kipufogógáz oxigéntartalma nagyon kicsi, az érzékeny elem két oldala között nagy az oxigénkoncentráció különbség, és a generált elektromotoros erő is nagy (kb. 0,8 V). Az oxigénérzékelő belsejében lévő fűtőelem az érzékeny elem felmelegítésére szolgál, hogy az megfelelően működjön.

Ha az oxigénérzékelőnek nincs jelkimenete, vagy a kimeneti jel rendellenes, az megnöveli a motor üzemanyag-fogyasztását és kipufogógáz-szennyezését, ami instabil alapjárati fordulatszámot, gyújtáskimaradást és zörgést eredményez. Az oxigénérzékelő gyakori hibái a következők:

1) Mangánmérgezés. Bár az ólmozott benzint már nem használják, a benzinben lévő kopogásgátló anyag mangánt tartalmaz, és az égés után mangánionok vagy manganátionok az oxigénérzékelő felületére vezetnek, így az nem tud normális jeleket produkálni.

2) Szénlerakódás. Miután az oxigénérzékelő platinalemezének felülete szénlerakódott, normál feszültségjelek nem generálhatók.

3) Az oxigénérzékelő belső áramkörében rossz érintkezés vagy szakadt áramkör miatt nincs jelkimenet.

4) Az oxigénérzékelő kerámia eleme sérült, és nem tud normál feszültségjelet generálni.

5) Az oxigénérzékelő fűtőelemének ellenállásvezetéke kiégett vagy megszakadt az áramköre, ami miatt az oxigénérzékelő nem tudja gyorsan elérni a normál üzemi hőmérsékletet.