Senzor kisika posreduje ECU informacije o koncentraciji mešanice plina z zaznavanjem vsebnosti kisika v izpušnih plinih motorja in je nameščen na izpušni cevi pred tristeznim katalizatorjem.

Občutljivi element senzorja kisika, ki se uporablja za generiranje napetostnega signala, je cirkonijev dioksid (ZrO2), ki ima na zunanji površini plast platine, na zunanji strani platine pa plast keramike za zaščito platinaste elektrode. Notranja stran zaznavalnega elementa senzorja kisika je izpostavljena atmosferi, zunanja stran pa prehaja skozi izpušne pline, ki jih odvaja motor. Ko je temperatura senzorja nad 300 ℃, če je vsebnost kisika na obeh straneh precej različna, se bo na obeh straneh ustvarila elektromotorna sila. Vsebnost kisika v notranjosti senzorja je visoka, ker se ventilira v ozračje. Ko je zmes redka, je vsebnost kisika v izpušnih plinih visoka. Razlika vsebnosti kisika med obema stranema senzorja je zelo majhna, zato je tudi elektromotorna sila, ki jo ustvari, zelo majhna (približno 0,1 V). Ko pa je mešanica prebogata, je vsebnost kisika v izpušnem plinu zelo majhna, razlika v koncentraciji kisika med obema stranema občutljivega elementa je velika in ustvarjena elektromotorna sila je prav tako velika (približno 0,8 V). Grelec znotraj senzorja za kisik se uporablja za ogrevanje občutljivega elementa, tako da lahko deluje normalno.

Če senzor za kisik nima izhodnega signala ali pa je izhodni signal neobičajen, bo to povečalo porabo goriva in onesnaženje motorja z izpušnimi plini, kar bo povzročilo nestabilno število vrtljajev v prostem teku, neuspešno vžiganje in tresenje. Pogoste napake senzorja za kisik so:

1) Zastrupitev z manganom. Čeprav se osvinčeni bencin ne uporablja več, antidetonator v bencinu vsebuje mangan in manganovi ioni ali manganatni ioni po zgorevanju vodijo na površino senzorja za kisik, tako da ne more proizvajati normalnih signalov.

2) Odlaganje ogljika. Ko je površina platinaste plošče senzorja za kisik nanešena z ogljikom, običajnih napetostnih signalov ni več mogoče ustvariti.

3) Ni izhodne napetosti signala zaradi slabega kontakta ali odprtega tokokroga v notranjem tokokrogu senzorja za kisik.

4) Keramični element senzorja kisika je poškodovan in ne more ustvariti normalnega napetostnega signala.

5) Uporovna žica grelnika senzorja za kisik je pregorela ali pa je njegovo vezje prekinjeno, zaradi česar senzor za kisik ne more hitro doseči normalne delovne temperature.