En los motores de gasolina, el sensor lambda se encarga del control del contenido de oxígeno residual en los convertidores catalíticos de tres vías controlados y de adaptar la composición de la mezcla mediante un controlador. Cuando se monta en la salida de los gases antes del convertidor catalítico, el sensor lambda compara el oxígeno presente en el humo con los niveles del aire exterior.

El sensor está formado por un cuerpo cerámico especial. La sección exterior de este cuerpo cerámico está en contacto con el humo antes del convertidor catalítico, la parte interior está en contacto con el aire exterior. El cuerpo de cerámica del sensor se recubre de una fina capa delgada interior y exterior de platino microporoso. La parte exterior, la que se expone a la salida escape, supone un polo negativo en la capa de platino conductora conectado a la carcasa del sensor (Nota: el chasis es siempre negativo). El interior del sensor, que está conectado con el aire exterior, hace conexión a través de la capa de platino, y supone el polo positivo. Dependiendo de los valores diferenciales en el contenido de oxígeno, aparecerá una tensión eléctrica u otra en los electrodos, uan tensión que cae en el rango de los milivoltios. Las señales se al controlador por el polo positivo que gestiona el tiempo de encendido o la inyección según los valores de emisión. Existen más variedades de sensores lambda que no se adecuan a la descripción hecha aquí, como el sensor lambda de banda ancha o el sensor de cerámica, los cuales abarcan mayores espectros de medición.

Desde 2002, los sensores lambda empiezan a ser utilizados en los motores diésel para ajustar el sistema de inyección. Se minimiza el consumo y las emisiones. El sensor lambda optimiza la calidad del sistema de escape además de sus controladores a través de la recirculación de los gases, el sistema de colector y la inyección. También mejora la combustión del motor.

La vida útil de un sensor lambda depende de diveross parámetros. Su esperanza de vida también puede verse reducida si entra aceite en los humos de escape. Esto podría ocurrir por un fallo en el motor o por rebasar el límite marcado en el depósito de aceite del motor, o por varios aditivos presentes en los combustibles diésel y gasolinas de distintas calidades.