氧氣體傳感器是一個密封的容器，它由塑料或金屬制造而成，內部有兩個電極：陽極就是一塊鉛塊；而陰極就是一片涂著具有活性催化劑的PTFE。此容器只有在頂部位置具有一個毛細微孔，它的作用是可以讓氧氣順利地進入到工作電極。通過集電器，陽極和陰極和氣體傳感器表面的兩個突出來的引腳連接到一起。通過兩個觸角，傳感器和需要應用到的設備連接起來。傳感器里面裝滿了電解質溶液，這是為了讓不一樣種類的離子可以在電極之間互相交換。
    傳感器頂部位置的毛細微孔的大小決定了進入到傳感器的氧氣的速度。如果氧氣進入到工作電極的時候，它就可以馬上被還原，然后釋放出氫氧根離子。通過電解質，這些氫氧根離子可以快速到達陽極的位置，然后跟陽極的鉛發生氧化反應，最后形成與之相對應的金屬氧化物。這兩個反應發生之后，都會形成一定的電流，而氧氣的反應速度就決定了電流的相應大小。如果在外面連接一個已知的電阻，就可以測量到產生的電勢差的值，因此能夠測量出相應的氧氣的濃度。在電化學反應之中，陽極的鉛會參與到氧化反應當中的，這就讓這種氣體傳感器有一定的使用壽命。如果可被使用的鉛被完全利用之后，傳感器就會停止工作了。傳感器的一般使用年限是一到兩年，如果可以限制與陽極接觸的氧氣的含量或者是加大鉛的量就可以讓傳感器的使用年限得到延長。
　　因為氧氣進入到這種氣體傳感器中的擴散的方式不一樣，因此可以把氧氣傳感器分為兩類。一類是設置一層固體的薄膜，讓氣體可以順利穿過；一種是在傳感器的頂部位置設置一個毛細微孔，讓氣體可以順利穿過。前者是用來測量氧氣的分壓，后者則是用來測量氧氣的相關濃度。
    前者稱作細孔傳感器，它所形成的電流可以真實有效地反映出待測的氧氣的體積百分比濃度，因此它跟氣體的總壓力是沒有關系的。如果氧氣壓力突然發生改變，這種氣體傳感器就會形成一個瞬間電流，一旦不能很好地控制的話，就會出現很大的問題，當傳感器受到重復的壓力脈沖作用的時候，這種問題也是會出現的。這種傳感器都是根據抗大流量機制，如果多加一個PTFE抗大流量薄膜就可以有效地減小由壓力的變化而導致的瞬間變化的影響。其實這層薄膜是通過一個塑料蓋或者是金屬蓋來讓它牢固地固定在細孔上的，這樣的一個設計在一定的程度上能夠把信號的瞬變而帶來的影響降低。但也有一些壓力的變化所形成的瞬變已經超出了上面這個設置的規定范圍，某些氣體會對這種氣體傳感器產生持續不斷的壓力脈沖的作用，這就是人為地把信號加強了。這樣的話，就需要增加一個氣體膨脹室，使其可以有效地降低對傳感器的壓力脈沖的作用。