Στους βενζινοκινητήρες, ο αισθητήρας λάμδα είναι υπεύθυνος για την παρακολούθηση της υπολειπόμενης ποσότητας οξυγόνου στους ελεγχόμενους τριοδικούς καταλυτικούς μετατροπείς και για να ρυθμίζει την σύνθεση του μίγματος μέσω της μονάδας ελέγχου. Ο αισθητήρας λάμδα είναι ενσωματωμένος στην εξάτμιση, ακριβώς πριν από τον καταλυτικό μετατροπέα, και συγκρίνει την εκάστοτε ποσότητα οξυγόνου στα καυσαέρια με αυτήν του εξωτερικού αέρα.

Το σώμα του αισθητήρα αποτελείται από ειδικό κεραμικό. Το εξωτερικό μέρος του, είναι τοποθετημένο στην εξάτμιση, πριν από τον καταλυτικό μετατροπέα, ενώ το εσωτερικό του είναι συνδεδεμένο με τον εξωτερικό αέρα. Το κεραμικό σώμα του αισθητήρα καλύπτεται από ένα λεπτό στρώμα μικροπορώδους πλατίνας, τόσο εσωτερικά όσο και εξωτερικά. Το εξωτερικό τμήμα του, το οποίο εκτίθεται στο σύστημα της εξάτμισης, δημιουργεί έναν αρνητικό πόλο μέσω του στρώματος από ηλεκτρικά αγώγιμη πλατίνα, που είναι συνδεδεμένο με το περίβλημα του αισθητήρα (σημείωση: το σασί είναι πάντα αρνητικό). Το εσωτερικό του αισθητήρα, το οποίο είναι συνδεδεμένο με τον εξωτερικό αέρα, είναι επίσης συνδεδεμένο με το στρώμα πλατίνας και δημιουργεί το θετικό πόλο. Αν οι τιμές του οξυγόνου αλλάξουν, θα αναπτυχθεί ηλεκτρικό φορτίο στους πόλους που θα κυμαίνεται σε επίπεδα μιλιβόλτ. Τα σήματα που λαμβάνει, στέλνονται στη μονάδα ελέγχου μέσω του θετικού πόλου, η οποία ρυθμίζει το χρόνο ανάφλεξης ή έγχυσης των τιμών εκπομπής. Υπάρχουν κι άλλοι τύποι αισθητήρων λάμδα, εκτός από τον ηλεκτρικό αισθητήρα που περιγράφηκε πιο πάνω , όπως ο αισθητήρας λάμδα ευρείας ζώνης ή ο κεραμικός αισθητήρας, που καλύπτουν μεγαλύτερο φάσμα μετρήσεων.

Από το 2002, οι αισθητήρες λάμδα χρησιμοποιούνται και στους ντιζελοκινητήρες για να ρυθμίζουν με ακρίβεια το σύστημα ψεκασμού καυσίμου και να μειώνουν την περιττή κατανάλωση και τις ρυπογόνες εκπομπές. Ο αισθητήρας λάμδα βελτιστοποιεί τον έλεγχο της ποιότητας της εξαγωγής των καυσαερίων μαζί με τη μονάδα ελέγχου, μέσω της ανακυκλοφορίας των καυσαερίων και έτσι λειτουργούν το σύστημα της πολλαπλής και ο ψεκασμός του κινητήρα. Επίσης, βελτιστοποιεί και τους χρόνους λειτουργίας του κινητήρα.

Ο κύκλος ζωής του αισθητήρα λάμδα εξαρτάται από διάφορες παραμέτρους. Εάν περάσει λάδι στα καυσαέρια, κάτι που μπορεί να συμβεί λόγω δυσλειτουργίας του κινητήρα ή λόγω υπερπλήρωσης λαδιού, ή ακόμα και λόγω των διαφόρων πρόσθετων στο καύσιμο και των διαφόρων ποιοτήτων βενζίνης ή πετρελαίου, τότε μπορεί να προκύψει βλάβη στον αισθητήρα.