按照测量对象可分为倾角传感器、方位角传感器（电子罗盘）等。按照原理可分为电位器式、固体摆式、液体摆式、磁感应式、光电脉冲式、旋转变压器式角度传感器。

电位器式角度传感器。利用圆弧电阻体上可动触点位置变化与同轴的被测角度变化相对应，将被测角度转化为电阻比（或电压比）输出信号，实现角度测量。

固体摆式角度传感器。微结构差容式固体摆是摆锤自由悬吊在顶部电极上，左/右侧电极在摆锤两侧对称放置，摆锤通过顶部电极和左/右侧电极分别构成两个对称的电容，当传感器倾斜时，摆锤在重力作用下偏离左右侧电极中心位置，使对称电容极板间距产生相反变化，导致两个电容变化趋势相反，通过测量这对差分电容可反映倾角大小。

液体摆式角度传感器。结构原理是在玻璃壳体内装有导电液，并有三根铂电极和外部相连接，三根电极相互平行且间距相等。当壳体水平时，电极插入导电液的深度相同。如果在两根电极之间加上幅值相等的交流电压时，电极之间会形成离子电流，两根电极之间的液体相当于两个电阻R₁和R₂。若液体摆水平时，则R₁=R₂。当玻璃壳体倾斜时，电极间的导电液不相等，三根电极浸入液体的深度也发生变化，但中间电极浸入深度基本保持不变。左边电极浸入深度小，则导电液减少，导电的离子数减少，电阻R₁增大，相对极则导电液增加，导电的离子数增加，使电阻R₂减少，即R₁>R₂。反之，若倾斜方向相反，则R₁<R₂。

磁感应式角度传感器。在非磁性材料的圆盘边上粘一定数量磁钢，霍尔传感器放在靠近圆盘边缘处，圆盘旋转一周，霍尔传感器就输出对应磁钢数量的脉冲，根据计数器采集到的输出脉冲数量可测出转角大小，若接入频率计，可测出角速度。

光电脉冲式角度传感器。在传感器转动轴上安装有圆盘形光栅，通过轴的旋转，光栅切割光路，光电接收元件输出高低电平脉冲信号，每转过360°输出的脉冲数是固定的，通过脉冲计数来测量角度。光栅越紧密，测量角度的分辨率越高。

旋转变压器式角度传感器。旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似，区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，输出电压的大小随转子角位移而发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角呈线性关系。

角度传感器主要用于建筑、机械、交通、航空、石油、测绘、导航、航天和武器装备等领域。