电化学传感器通过与分析物反应并产生电信号进行操作。大多数电化学气体传感器是电流传感器，产生与气体浓度成线性比例的电流。电流测量传感器的原理是测量未建立平衡的电化学电池中的电流 - 电势关系。电流与通常使用另一个电极（所谓的参考电极）保持恒定电位的感测电极（也称为工作电极）的电解过程的速率定量相关。
一个电化学气体传感器的工作原理如下：与传感器接触的目标气体分子首先通过一个防止冷凝的隔膜，它也起到防尘的作用。那么气体分子通过毛细管扩散，可能通过随后的过滤器，然后通过疏水膜到达感测电极的表面。在那里分子立即被氧化或还原，从而产生或消耗电子，从而产生电流。
重要的是要注意，用这种方法进入传感器的气体分子的量受到通过毛细管扩散的限制。通过优化路径，根据期望的测量范围，获得适当的电信号。感测电极的设计对于实现对目标气体的高反应性并抑制对干扰气体的不希望响应是至关重要的。它涉及固体，液体和气体三个阶段的系统，并且都涉及分析物气体的化学识别。致力于量身定制该系统并获得高性能的气体传感器。电化学电池通过平衡感测电极处的反应的所谓反电极--Cont电极完成。Cont电极与Sen电极之间的离子电流由传感器主体内的电解质传送，而电流路径通过以销连接器终止的导线提供。通常在电化学传感器（3电极传感器）中包含第三电极。所谓的参考电极用于将感测电极的电势保持在固定值。为此并且通常用于电化学传感器的操作，需要恒电位电路。
一个气体传感器的输出信号对应于气体的浓度而不是其分压。因此，可以在不同高度甚至地下使用一个传感器，而不管在哪个大气压力下校准装置。
