Penderia oksigen menyalurkan semula maklumat kepekatan gas bercampur ke ECU dengan mengesan kandungan oksigen dalam gas ekzos enjin, dan ia dipasang pada paip ekzos sebelum pemangkin tiga hala.

Unsur sensitif sensor oksigen yang digunakan untuk menjana isyarat voltan ialah zirkonium dioksida (ZrO2), yang mempunyai lapisan platinum pada permukaan luarnya, dan lapisan seramik di bahagian luar platinum untuk melindungi elektrod platinum. Bahagian dalam elemen penderiaan penderia oksigen terdedah kepada atmosfera, dan bahagian luar melalui gas ekzos yang dilepaskan oleh enjin. Apabila suhu penderia melebihi 300 ℃, jika kandungan oksigen pada kedua-dua belah agak berbeza, daya gerak elektrik akan dijana pada kedua-dua belah. Kandungan oksigen di bahagian dalam sensor adalah tinggi kerana ia berventilasi ke atmosfera. Apabila campuran nipis, kandungan oksigen dalam gas ekzos adalah tinggi. Perbezaan kandungan oksigen antara kedua-dua belah sensor adalah sangat kecil, jadi daya gerak elektrik yang dihasilkan olehnya juga sangat kecil (kira-kira 0.1V). Walau bagaimanapun, apabila campuran terlalu kaya, kandungan oksigen dalam gas ekzos adalah sangat kecil, perbezaan kepekatan oksigen antara kedua-dua belah unsur sensitif adalah besar, dan daya gerak elektrik yang dihasilkan juga besar (kira-kira 0.8V). Pemanas di dalam sensor oksigen digunakan untuk memanaskan elemen sensitif supaya ia boleh berfungsi dengan normal.

Jika sensor oksigen tidak mempunyai output isyarat atau isyarat keluaran tidak normal, ia akan meningkatkan penggunaan bahan api dan pencemaran ekzos enjin, mengakibatkan kelajuan melahu yang tidak stabil, misfire dan berbual. Kesalahan biasa sensor oksigen ialah:

1) Keracunan mangan. Walaupun petrol berplumbum tidak lagi digunakan, agen antiketuk dalam petrol mengandungi mangan, dan ion mangan atau ion manganat selepas pembakaran akan membawa kepada permukaan sensor oksigen, supaya ia tidak dapat menghasilkan isyarat biasa.

2) Pemendapan karbon. Selepas permukaan kepingan platinum sensor oksigen didepositkan karbon, isyarat voltan biasa tidak boleh dihasilkan.

3) Tiada keluaran voltan isyarat kerana sentuhan yang lemah atau litar terbuka dalam litar dalaman sensor oksigen.

4) Elemen seramik sensor oksigen rosak dan tidak dapat menghasilkan isyarat voltan biasa.

5) Wayar rintangan pemanas sensor oksigen terbakar atau litarnya rosak, yang menjadikan sensor oksigen tidak dapat mencapai suhu kerja biasa dengan cepat.