气体探测器的电化学传感器是通过电化学原理检测特定气体的浓度。被检测的环境气体通过传感器下端的薄膜扩散到传感器的电解液中。电解液中有一个测量电极，一个反电极和一个参考电极。通过选择适当的电压、电解液和电极材料，被检测的气体在测量电极上会发生化学反应并产生微电流。此电流与检测气体浓度成正比。传感器输出的电流经过放大、温度补偿和参数修正就能得到特定气体的浓度。
电化学式感器可用于探测大多数的有毒气体，包括CO、H2S、02、CL2和SO2等。它们耗电量低，但却表现出极佳的线性和重复性，且使用寿命长。
电化学传感器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。典型的电化学传感器由传感电极（或工作电极）和反电极组成，并由一个薄电解层隔开。
气体首先通过微小的毛管型开孔与传感器发生反应，然后是疏水屏障层，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，以形成充分的电信号，同时防止电解质漏出传感器。
穿过屏障扩散的气体与传感电极发生反应，传感电极可以采用氧化机理或还原机理。这些反应由针对被测气体而设计的电极材料进行催化。通过电极间连接的电阻器，与被测气浓度成正比的电流会在正极与负极间流动。测量该电流即可确定气体浓度。由于该过程中会产生电流，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。
在实际中，由于电极表面连续发生电化反应，传感电极电势并不能保持恒定，在经过一段较长时间后，它会导致传感器性能退化。为改善传感器性能，人们引入了参考电极。
参考电极安装在电解质中，与传感电极邻近。固定的稳定恒电势作用于传感电极。参考电极可以保持传感电极上的这种固定电压值。参考电极间没有电流流动。气体分子与传感电极发生反应，同时测量反电极，测量结果通常与气体浓度直接相关。施加于传感电极的电压值可以使传感器针对目标气体。
需要注意的是，电化学传感器须工作在有氧环境中，不适用于高温、低温及低湿度环境，寿命一般为2-3年。