通过使被测粒子在感受电极表面氧化或还原，继而根据电流大小来得出被测物质浓度，或者基于能斯特方程原理，测量感受电极相对于参比电极的电动势（也称为半电极电势）来计算被测物的浓度。典型的电化学传感器包括pH电极、离子选择电极、气体监测传感器和血糖浓度传感器等等。最早的电化学传感器可以追溯到20世纪50年代，当时用于氧气监测。到了80年代中期，随着对环境安全与健康管理水平的提高，小型电化学传感器开始用于检测多种不同的有毒气体或可燃性气体，并显示出了良好的敏感性与选择性。

电导型传感器是将介质电导率作为输出信号，通过测定目标物质氧化或还原后电解质溶液或者薄膜电导的变化，实现目标物质分析的一种仪器。

电容型传感器是将电容作为输出信号，通过一定的方法将目标物质固定于电极表面，由于目标物质在电极表面的吸附以及电极表面电荷的改变，使双电层电容产生变化，目标物质的浓度与电容的改变值成比例，从而实现对目标物质的线性检测。

离子型传感器又称为离子选择性电极，在电势型电化学传感器中研究得最多。它是指基于电势信号（膜电势）随着溶液中特定离子的活度而变化，并且二者遵从能斯特公式这一原理，从而将离子活度转化为膜电位输出，实现特定离子活度的检测的一种传感器。

气体型传感器是一种将特定气体的体积分数转化成对应电信号输出的电化学传感器。

生物型传感器是建立在固定化技术的基础上，利用固定化的酶、免疫系统、组织、细胞器或整个细胞等生物活性成分与目标物质特异性结合，通过将结合反应过程中产生的生物信号转化为电信号，并予以放大输出，从而实现对目标物质的检测的一种装置，主要分为微生物传感器、酶传感器和免疫传感器三种类型。

电化学气体传感器是通过与被测气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作的。典型的电化学传感器有两个或三个和电解液接触的电极，偶尔也有四个电极。典型的工作电极采用大表面积贵金属制成，电极和电解液与周围空气接触，并由多孔憎水膜覆盖。传感器一般采用无机酸作电解液，但有些传感器也用有机电解液。电极一般放在有气体进孔和电接触的塑料盒内。传统的电化学传感器构造如图。其中包括一片可通过被测气体的憎水膜，一个感受电极、一个对电极和一只参比电极，这三个电极连接到监测仪，就可以通过测量电位或者电流来显示被测气体的浓度。

电化学传感器的内部构造示意图

电化学传感器测量过程中，环境中的气体首先通过微小的毛管型开孔进入传感器内部，然后通过憎水膜，最终到达电极表面。采用这种方法可以允许适量气体与传感电极发生反应，以形成信噪比适中的电信号，同时防止电解质漏出传感器。

穿过憎水膜的气体溶解到电解液中，传感电极可以采用氧化或还原机理来检测被测气体。由于传感电极上镀有针对被测气体而专门设计的电极材料，该材料对被测气体的氧化或还原反应具有专一催化效应。测量传感电极与对电极之间的电流即可确定气体浓度。此类电化学传感器又常被称为电流气体传感器或微型燃料电池。

又称为憎水膜。透气膜用于覆盖传感（催化）电极，在有些情况下用于控制到达电极表面的气体分子种类。此类透气膜通常采用低孔隙率聚四氟乙烯薄膜制成。或者也可以用高孔隙率聚四氟乙烯膜覆盖，而用毛管控制到达电极表面的气体分子量。憎水膜除为传感器提供机械性保护之外，为保证仅被测气体分子可以透过薄膜，需要选择适当孔隙的薄膜及毛细管孔径尺寸。孔隙尺寸应能够允许足量的被测气体分子到达传感电极，同时还应该防止液态电解质泄漏或迅速燥结。

选择电极材料很重要。电极材料是一种催化材料，能够在长时间内执行半电解反应。通常电极采用贵金属制造，如铂或金，在催化后与气体分子发生有效反应。

电解质必须能够促进电解反应，并有效地将离子电荷传送到电极。它还必须与参考电极形成稳定的参考电势，并与传感器内使用的材料兼容。如果电解质蒸发过于迅速，传感器信号会减弱。

有时候传感器前方会安装吸附型过滤器以滤除不需要的气体。过滤器的选择范围有限，多数滤材是活性炭。活性炭可以滤除多数化学物质，但不能滤除一氧化碳。通过选择正确的滤材，电化学传感器对其目标气体可以具有更高的选择性。

电化学传感器通常对其目标气体具有较高的选择性。高度选择性取决于传感器类型、目标气体以及传感器要检测的气体浓度。最好的电化学传感器是检测氧气的传感器，它具有良好的选择性、可靠性和较长的预期寿命。其他电化学传感器容易受到其他气体的干扰。在实际应用中，如果干扰气体浓度很高，会导致读数错误或误报警。

电化学传感器的预期寿命取决于几个因素，包括要检测的气体和传感器的使用环境条件。一般而言，规定的预期寿命为1至2年。在实际中，预期寿命主要取决于传感器使用中所暴露的气体总量以及其他环境条件，如温度、压力和湿度。