V benzínových motoroch je lambda sonda zodpovedná za monitorovanie zvyškového kyslíka v trojcestnom katalyzátore a následne pomocou kontrolnej jednotky upravuje zloženie zmesi výfukových plynov. Sonda je do výfuku zabudovaná pred katalyzátorom a porovnáva množstvo kyslíka vo výfukovom plyne s vonkajším vzduchom.

Tieto senzory majú špeciálne keramické telo. Vonkajšia časť tohto keramického tela sa nachádza vo výfuku pred katalyzátorom, kým vnútorná časť je prepojená s vonkajším prostredím. Keramické telo senzora je na vnútornej a vonkajšej strane pokryté tenkou vrstvou mikroporéznej platiny. Vonkajšia časť, ktorá je vystavená výfukovým plynom vytvára záporný pól prostredníctvom elektricky vodivej platinovej vrstvy prepojenej s plášťom sondy (poznámka: šasi sú vždy záporné). Vnútorná strana senzora, ktorá je prepojená s vonkajším prostredím a zároveň s platinovou vrstvou vytvára pozitívny pól. Ak sa rozdiel hodnôt kyslíka zmení, na elektródach sa objaví elektrický prúd, ktorý sa pohybuje v rádoch milivoltov.

Signál sa prostredníctvom pozitívneho pólu vyšle do kontrolnej jednotky, ktorá upravuje emisie tým, že reguluje čas zážehu alebo vstrekovania. Existujú ale aj iné druhy lambda senzorov, než sú tu opísané elektrické senzory. Napríklad širokopásmové lambda sondy alebo keramické senzory, ktoré pokrývajú širšiu škálu meraní.

Od roku 2002 sa lambda senzory používajú aj v dieselových motoroch a vo vylepšených systémoch vstrekovania paliva. Znižujú spotrebu a množstvo emisií. Lambda senzory spolu s riadiacou jednotkou optimalizujú kvalitu výfukových plynov prostredníctvom ich recirkulácie, systému rozdeľovača a začiatku vstrekovania. Zlepšujú tiež klepanie motora.

Životnosť lambda sondy závisí na rôznych faktoroch. Do výfukových plynov sa môže pri poruche motora alebo pri jeho preplnení dostať olej a rôzne aditíva. Životnosť sondy môže ale ovplyvniť aj rozdielna kvalita benzínu a motorovej nafty.