V benzinových motorech je lambda sonda odpovědná za monitorování zbytkového kyslíku v rámci tříkanálového katalyzátoru. Kromě toho přizpůsobuje směs s ohledem na její složení ve spolupráci s řídící jednotkou. Je zabudována do výfukového systému před katalyzátor a porovnává poměr kyslíku ve výfukových plynech a v okolním vzduchu.

Sonda se skládá ze speciálního keramického obalu. Vnější část má keramický obal, a samotná součástka se nachází ve výfukovém systému před katalyzátorem. Vnitřní část je napojena na přívod venkovního vzduchu. Na povrchu této součástky je tenká vrstva pórového platinového nátěru, a to z vnitřní i z vnější strany. Vnější část, která je vystavena výfukovým plynům, vytváří negativní pole přes elektricky vodivou platinovou vrstvu spojenou s uložením sondy (poznámka: tento bod je vždy negativně nabitý). Vnitřní snímač, který je napojen na přívod venkovního vzduchu, je spojen pomocí napojení na platinovou vrstvu, a vytváří tak pozitivní pól. Pokud se hodnoty kyslíku příliš liší od požadovaných hodnot, elektrické napětí se na elektrodách zvýší, ale je pouze malé, v rozsahu několika milivoltů.

Signály jsou posílány do řídící jednotky přes pozitivní pól, který reguluje systém zapalování nebo čas vstřikování a emisní ventily. Rovněž existují i jiné lambda sondy, které pracují na jiném, než napěťovém principu. Je to například širokopásmová lambda sonda nebo keramický snímač, který dokáže pokrýt větší rozsah měřených hodnot.

Od roku 2002 se lambda sonda používá v dieselových motorech a tuningových injekčních systémech. Tato součástka pomáhá snížit spotřebu paliva a snižuje tvorbu emisí. Lambda sonda optimalizuje kontrolu kvality výfukových plynů spolu s řídící jednotkou prostřednictvím recirkulace plynů v rozvodném potrubí a ve vstřikovacím systému. Rovněž optimalizuje vibrace motoru.

Životnost lambda sondy závisí na několika faktorech. Do systému se může dostat olej a smísí se s výfukovým plynem, což se může stát v důsledku chyby v motoru, nebo přeplněním motoru olejem, případně používáním různých přídavných látek, různých benzinů nebo mícháním různých diesel paliv.