氧气传感器工作原理是：
当氧化锆电解质两侧氧离子存在浓度差时，电极的两侧产生了一个信号电压Us。
传感器的外侧是废气，氧离子浓度低，内侧是空气，氧离子浓度高。从而在氧化锆电解质的两侧产生了信号电压。浓度差越大，产生的电压越高。
氧气传感器中毒是经常出现的且较难防治的一种故障，尤其是经常使用含铅汽油的汽车，即使是新的氧传感器，也只能工作几千公里。如果只是轻微的铅中毒，接着使用一箱不含铅的汽油，能氧传感器表面的铅，使其恢复正常工作。但往往由于过高的排气温度，而使铅侵入其内部，了氧离子的扩散，使氧传感器失效，这时只能更换了。
另外，氧气传感器发生硅中毒也是常有的事。一般来说，汽油和润滑油中含有的硅化合物燃烧后生成的二氧化硅，硅橡胶密封垫圈使用不当散发出的硅气体，都会使氧传感器失效，因而要使用好的燃油和润滑油。修理时要正确选用和安装橡胶垫圈，不要在传感器上涂敷制造厂规定使用以外的溶剂和防粘剂等。
通过观察氧气传感器*部位的颜色也可以判断故障：
①淡灰色*：这是氧传感器的正常颜色；
②白色*：由硅污染造成的，此时必须更换氧传感器；
③棕色*：由铅污染造成的，如果严重，也必须更换氧传感器；
④黑色*：由积碳造成的，在排除发动机积碳故障后，一般可以自动氧传感器上的积碳。
