電噴車為獲得高排氣凈化率，降低排氣中一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化合物成份，必須利用三元催化器。但為了能有效地使用三元催化器，必須精確地控制空燃比，使它始終接近理論空燃比。催化器通常裝在排氣歧管與消聲器之間。氧傳感器具有一種特性，在理論空燃比（14.7：1）附近它輸出的電壓有突變。這種特性被用來檢測排氣中氧氣的濃度并反饋給電腦，以控制空燃比。當實際空燃比變高，在排氣中氧氣的濃度增加而氧傳感器把混合氣稀的狀態（小電動勢：O伏）通知ECU。當空燃比比理論空燃比低時，在排氣中氧氣的濃度降低，而氧傳感器的狀態（大電動勢：1伏）通知電腦。

ECU根據來自氧傳感器的電動勢差別判斷空燃比的低或高，并相應地控制噴油持續的時間。但是，如氧傳器有故障使輸出的電動勢不正常，（ECU）電腦就不能精確控制空燃比。所以氧傳感器還能彌補由于機械及電噴系統其它件磨損而引起空燃比的誤差。可以說是電噴系統中唯一有“智能”的傳感器。

氧傳感器的作用是測定發動機燃燒后的排氣中氧是否過剩的信息，即氧氣含量，并把氧氣含量轉換成電壓信號傳遞到發動機計算機，使發動機能夠實現以過量空氣因數為目標的閉環控制；確保三元催化轉化器對排氣中的碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三種污染物都有最大的轉化效率，最大程度地進行排放污染物的轉化和凈化。