Лямбда-зонд діє за принципом гальванічного елемента з твердим електролітом у вигляді кераміки з діоксиду цирконію (ZrO2).Кераміка легирована оксидом ітрію, а поверх неї напиленіструмопровідні пористі електроди з платини. Один з електродів«дихає» вихлопними газами, а другий - повітрям з атмосфери.Ефективне вимір залишкового кисню у відпрацьованих газахлямбда-зонд забезпечує після розігріву до температури 300-400 ° C.Тільки в таких умовах цирконієвий електроліт набуває провідність, а різниця в кількості атмосферного кисню і кисню у вихлопній трубіведе до появи на електродах лямбда-зонда вихідної напруги. При однаковій концентрації кисню з обох сторін електроліту датчикзнаходиться в рівновазі і різниця його потенціалів дорівнює нулю. Якщо на одному з платинових електродів концентрація киснюзмінюється, то з`являється різниця потенціалів, пропорційналогарифму концентрації кисню на робочій стороні датчика. Придосягненні стехіометричного складу горючої суміші концентрація кисню у вихлопних газах падає в сотні тисяч разів, щосупроводжується стрибкоподібним зміною е.р.с. датчика, яка фіксується високоомним входом бортового комп`ютера автомобіля.