Zawartość tlenu uzależniona jest od składu spalanej w silniku mieszanki paliwowo-powietrznej, która może być za bogata w paliwo lub za uboga. Taki nadzór to konieczność, ponieważ oczyszczanie spalin przez katalizator uzależnione jest od zachowania optymalnego składu mieszanki.
Sonda to sensor dwustanowy, podający tylko dwie informacje: "za mało" lub "za dużo". Dane te przesyłane są do modułu sterującego wtryskiem paliwa do silnika, który odpowiednio koryguje ilość wtryskiwanej benzyny, tak by skład mieszanki zawsze odpowiadał liczbie lambda o wartości 1.
Przepływ informacji z sondy jest nieprzerwany. Jeśli moduł przestanie otrzymywać od niej dane, przestawia się na tzw. tryb ustalony, który w zależności od oprogramowania oznacza redukcję mocy i osiągów do poziomu 30-80 proc. nominalnej.
Sonda lambda jest urządzeniem kojarzonym powszechnie z silnikami benzynowymi, ale opracowane są już układy tego typu także dla jednostek napędowych diesla z elektronicznie sterowanym wtryskiem bezpośrednim.
Wykorzystuje się w nich tzw. szerokopasmowe sondy lambda (wykrywające nie tylko tlen, ale i tlenek węgla oraz tlenki azotu) skonstruowane specjalnie z myślą o silnikach benzynowych z wtryskiem bezpośrednim, nastawionych na pracę na ubogiej mieszance paliwowo-powietrznej.