在使用三元催化转换器以减少排气污染的发动机上，氧传感器是必不可少的元件。由于混合气的空燃比一旦偏离理论空燃比，三元催化剂对CO、HC和NOx的净化能力将急剧下降，故在排气管中安装氧传感器，用以检测排气中氧的浓度，并向ECU发出反馈信号，再由ECU控制喷油器喷油量的增减，从而将混合气的空燃比控制在理论值附近。

氧传感器也称为λ（兰姆达）传感器。λ是个神奇的字母，常用于表达某种临界状态。在汽车上用于衡量过量空气系数，正常的范围是0.97~1.03之间，当λ0.97时，混合气（空气与燃油混合形成的气体）过浓，λ大于1.03则混合气过稀。氧传感器通过检测排气中的氧含量来测算混合气浓度，并以此调节喷油，维持混合气浓度处于理想水平。

混合气过浓（喷油量偏大）时车辆燃烧不充分，尾气中CO的含量高，也容易积碳（黑菊花就是这么来的），油耗增大甚至尾气发臭，混合气偏稀尾气NO超标，驾驶过程中往往感觉动力不足。

氧传感器和三元催化器是孪生兄弟，若氧传感器失效了，发动机燃烧出现异常，三元催化器不久也会挂掉。