Lambda探头的工作原理基于固体电解质，通常使用三氧化二铱（Y2O3）或氧化钙（CaO）稳定的二氧化锆电极。这些电极的一端镀有薄铂层，由此内层和外层引出传感器的电极。这种设计不仅提高了探头的使用寿命，而且使其在高温气氛下也能进行准确测量，适用于1200-2000℃的高温环境。
此外，Lambda探头的陶瓷部分具有微孔性铂层，这层铂层不仅提高了探头的催化效率，还保护了探头避免接触被测气体中的腐蚀性成分。这种设计使得Lambda探头在测量混合气体中的含氧成分比例时表现出色，并且其使用寿命一般都在同等级常规氧化锆探头的2-3倍以上，最长使用寿命可达到5-7年。