氧传感器的工作原理与电池相似，传感器中的氧化锆元素起类似电解液的作用。其基本工作原理是：在一定条件下（高温和铂催化），利用氧化皓内外两侧的氧浓度差，产生电位差，且浓度差越大，电位差越大。大气中氧的含量21%，浓混合燃烧后的废气实际上不含氧，稀混合气燃烧后生成的废气或因缺火产生的废气中含有较多的氧，但仍比大气中的氧少的多。

在高温及铂的催化下，将附着在氧传感器上的氧气消耗殆尽，于是就产生电压差，浓混合气输出电压接近1V，稀混合气接近0V。根据氧传感器的电压信号，控制空燃比从而调整喷油脉宽，因此氧传感器的电子控制燃油计量的关键传感器。氧传感器只有在高温时（端部达到300℃以上）起特征才能充分体现，才能输出电压。它约在800℃时，对混合气的变化反应最快。

小贴士

二氧化锆氧传感器是通过电压变化反映可燃混合气浓度的变化，二氧化钛氧传感器则是通过电阻变化反映可燃混合气变化的。在发动机工况恶化时使用二氧化锆氧传感器的电控系统无法将实际的空燃比控制在理论空燃比附近，而二氧化钛氧传感器在发动机工况恶化的情况下也能将实际空燃比控制在理论空燃比附近。

控制单元根据氧传感器信号在短时间内调整的喷油量（喷油脉宽）叫短期燃油修正，这个值得正负就是氧传感器输出电压控制的。

长期燃油修正就是控制单元根据短期燃油修正系数的变化对控制单元运行数据结构进行修正确定的值。