Une sonde lambda est faite d'un corps en céramique composée essentiellement de dioxyde de zirconium ou de titane. La plage de température permettant son fonctionnement est située entre 300 et 600 degrés. Il existe aujourd'hui des sondes lambda chauffantes, qui dépassent leur température de fonctionnement plus rapidement.
La sonde lambda est installée à l'avant du pot d'échappement catalytique. Sur les dernières générations de véhicules, il peut y en avoir une deuxième après le pot d'échappement catalytique, voire une troisième à l'avant. Elles servent à avoir une mesure plus précise de la valeur lambda.
Cette sonde mesure en permanence la quantité d'oxygène présente dans les gaz d'échappement. Le symbole de la valeur du lambda est la lettre grecque «?». Celui-ci donne un coefficient d'air lambda égal à 1 lorsque le rapport air/essence est optimal, à savoir un dosage de 14,7 grammes d'air pour 1 gramme d'essence.
Sur un véhicule, la valeur lambda (λ) doit être comprise entre 0,97 et 1,03.C'est la valeur que l'on retrouve sur le rapport du contrôle technique. Si cette dernière est supérieure, cela signifie que le taux de pollution est incorrect.