Senzor kisika napaja informacije o koncentraciji mešanega plina v ECU z zaznavanjem vsebnosti kisika v izpušnem plinu motorja in je nameščen na izpušni cevi pred tridelnim katalizatorjem.

Občutljiv element senzorja kisika, ki se uporablja za ustvarjanje napetostnega signala, je cirkonijev dioksid (Zro2), ki ima plast platine na zunanji površini in plast keramike na zunanji strani platine za zaščito platine elektrode. Notranja stran zaznavnega elementa senzorja kisika je izpostavljena atmosferi, zunanja stran pa skozi izpušni plin, ki ga izpusti motor. Ko je temperatura senzorja nad 300 ℃, če je vsebnost kisika na obeh straneh precej drugačna, bo na obeh straneh nastala elektromotivna sila. Vsebnost kisika v notranjosti senzorja je velika, ker je prezračena v ozračje. Ko je zmes tanka, je vsebnost kisika v izpušnem plinu visoka. Razlika vsebnosti kisika med obema stranema senzorja je zelo majhna, zato je tudi elektromotivna sila, ki jo ustvarja, tudi zelo majhna (približno 0,1 V). Ko pa je zmes preveč bogata, je vsebnost kisika v izpušnem plinu zelo majhna, razlika v koncentraciji kisika med obema stranema občutljivega elementa je velika, ustvarjena elektromotivna sila pa je tudi velika (približno 0,8 V). Grelnik znotraj senzorja kisika se uporablja za ogrevanje občutljivega elementa, tako da lahko normalno deluje.

Če senzor za kisik nima izhoda signala ali je izhodni signal nenormalen, bo povečal porabo goriva in onesnaževanje izpušnih plinov motorja, kar bo povzročilo nestabilno hitrost v prostem teku, napačne požare in klepetanje. Pogoste napake senzorja kisika so:

1) zastrupitev z manganom. Čeprav se svinčeni bencin ne uporablja več, antiknock sredstva v bencinu vsebuje manganovo, manganske ione ali manganatne ione po izgorevanju pa bodo privedle do površine senzorja kisika, tako da ne more proizvajati normalnih signalov.

2) Odlaganje ogljika. Potem ko je površina platine pločevine senzorja kisika, ki se nanaša na ogljik, ni mogoče ustvariti normalnih napetostnih signalov.

3) Zaradi slabega stika ali odprtega vezja v notranjem vezju senzorja kisika ni izhoda signalne napetosti.

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

5) Odporna žica grelnika senzorja kisika je izgorela ali pa je njegovo vezje pokvarjeno, zaradi česar senzor kisika ne more hitro doseči normalne delovne temperature.