宽带型氧传感器的基本控制原理就是以普通氧化锆型氧传感器为基础扩展而来。氧化锆型氧传感器有一特性，就是当氧离子移动时会产生电动势。若相反将电动势加在氧化锆组件上，即会造成氧离子的移动，根据此原理即可由发动机控制单元控制所想要的比例值。
根据氧传感器的制造材料不同，宽带型氧传感器可分为以ZrO2为基体的固化电解质型和利用氧化物半导体电阻变化型两大类；根据传感器的结构不同，宽带型氧传感又可分为电池型，临界电流型及泵电池型。
构成宽带型氧传感器的组件有两个部分：
一部分为感应室，它的一面与大气接触而另一面是测试腔，通过扩散孔与排气接触，和普通氧化锆氧传感器一样，由于感应室两侧的氧含量不同而产生一个电动势，一般的氧化锆传感将此电压作为控制单元的输入信号来控制混合比而宽带型氧传感器与此不同的是：发动机控制单元要把感应室两侧的氧含量保持一致，让电压值维持在0.45V，这个电压只是电脑的参考标准值，它就需要传感器的另一部分来完成。
另一部分是传感器的关键部件泵氧元，泵氧元一边是排气，另一边是与测试腔相连。泵氧元就是利用氧化锆传感器的反作用原理，将电压施加于氧化锆组件（泵氧元）上，这样会造成氧离子的移动，把排气中的氧泵入测试腔当中，使感应室两侧的电压值维持在0.45V.这个施加在泵氧元上变化的电压，才是我们要的氧含量信号。如果混合气太浓，那么排气中含氧量下降，此时从扩散孔益出的氧较多，感应室的电压升高。为达到平衡发动机控制单元增加控制电流使泵氧元增加泵氧效率，使测试腔的氧含量增加，这样可以调节感应室的电压恢复的0.45v；相反混合气太稀，则排气中的含氧量增加，这时氧要从扩散孔进入测试腔，感应室电压降低，此时泵氧元向外排出氧来平衡测试腔中的含氧量，使感应室的电压维持在0.45v.总而言之，加在泵氧元上的电压可以保证当测试腔内的氧多时，排出腔内的氧，这时发动机控制单元的控制电流是正电流；当腔内的氧少时，进行供氧，此时发动机控制单元的控制电流是负电流。以上过程供给泵氧元的电流就反映了排气中的乘余空气含量系数。
宽带型氧传感器的测试单体检测只要一项：
3号脚—4号脚是加热器，不应该开路。加在上面的电压为12伏。1号脚是信号输出，5号是参考电压，2，4是低电平回路。维修站的方法是通过读取数据流进行分析。
以宝来为例说明：发动机控制单元将宽带型氧传感器的电流信号转化为电压值显示出来。在显示组33的第2区是三元催化器前的宽带型氧传感器电压值；显示区36的第1区是三元催化器后的氧化锆氧传感器的电压值。注意这两者的区别：宽带型氧传感器的33—2区规定值为1.000-----2.000V电压值大于1.5伏时混合气过稀（氧多）电压值小于1.5伏时混合气过浓（氧少）电压值为0伏，1.5伏，4.9伏的恒定值时都说明氧传感器线路出现故障。用示波器观察的电压峰值可能到4.9伏，这是正常的。氧化锆型氧传感器的36—1区规定值为0.000----1.000V电压值大于0.45伏时混合气过浓，电压值小于0.45伏时混合气过稀电压值为0伏，0.4—0.5伏，1.1伏的恒定值时都说明氧传感器线路出现故障。