小小的传感器中，是被水性凝胶电解质（一般是硫酸：H2SO4）浸湿的电极，当所勘探的气体（比方一氧化碳：CO，或许硫化氢：H2S）进入传感器内与电解质发生氧化或许浓度改变时，作业电极在催化剂效果下发生弱小电流。电流通过与传感器相连接的扩大器扩大，然后显现方针区域的气体浓度。
电化学传感器典型结构图
大多数电化学气体传感器使用于分散形式，在这种形式下，周围环境中的气体样本通过传感器正面的小孔进入传感器（通过气体分子天然活动）。而有些设备通过一个抽气泵将空气/气体样本抽进传感器内。在气孔部位装置有聚四氟乙烯薄膜来阻挠水或油进入传感器内。传感器的丈量规模和灵敏度能够通过在设计时调整进气孔尺度随之改变。大一些的进气孔能够进步设备的灵敏度和分辨率，而小一些的进气孔尽管降低了灵敏度和分辨率，可是可增大丈量规模。
氧气传感器的作业原理与之前所描绘的电化学氧气传感器作业原理相似，可是，氧气传感器的运用年限是可猜测的，所以，替换周期也能够进行预设——一般为2~3年。与有毒气体传感器不同，氧气传感器长时刻继续暴露在方针气体中。在一般的耗氧监测使用中，传感器作业环境的氧气浓度为20.9%，这就会在铅阳极上引起化学反响，然后形成阳极的逐步耗费。所以，传感器通过与氧气反响继续发生电流的才能取决于电解质中铅的含量。
通过添加“温度补偿”这一要害机制，气体勘探设备制造商保证了传感器的功能。气体灵敏度（以及零基线信号）常常跟着温度有所改变，所以当温度升降时，气体灵敏度呈非线性改变。
在研制气体勘探设备的过程中，人们用了很多时刻将相同的气体传感器放置于不同温度和不同浓度气体中（温度在-30℃~+50℃之间）。所收集的数据通过处理后生成了一个为气体勘探器所用的温度补偿算法，以保证传感器读数在整个操作量程内保持一致。
