氣體傳感器是氣體檢測系統的核心，通常安裝在探測頭內。從本質上講，氣體傳感器是一種將某種氣體體積分數轉化成對應電信號的轉換器。探測頭通過氣體傳感器對氣體樣品進行調理，通常包括濾除雜質和干擾氣體、干燥或制冷處理、樣品抽吸，甚至對樣品進行化學處理，以便化學傳感器進行更快速的測量。
通常以氣敏特性來分類，主要可分為：半導體型氣體傳感器、電化學型氣體傳感器、固體電解質氣體傳感器、接觸燃燒式氣體傳感器、光化學型氣體傳感器、高分子氣體傳感器等。
1、半導體氣體傳感器
半導體氣體傳感器是采用金屬氧化物或金屬半導體氧化物材料做成的元件，與氣體相互作用時產生表面吸附或反應，引起以載流子運動為特征的電導率或伏安特性或表面電位變化。這些都是由材料的半導體性質決定的。
半導體氣體傳感器已經成為當前應用、有實用價值的一類氣體傳感器，根據其氣敏機制可以分為電阻式和非電阻式兩種。
電阻式半導體氣體傳感器主要是指半導體金屬氧化物陶瓷氣體傳感器，是一種用金屬氧化物薄膜(例如：SnO2，ZnO，Fe2O3，TiO2等)制成的阻抗器件，其電阻隨著氣體含量不同而變化。氣味分子在薄膜表面進行還原反應以引起傳感器傳導率的變化。為了消除氣味分子還必須發生一次氧化反應。傳感器內的加熱器有助于氧化反應進程。它具有成本低廉、制造簡單、靈敏度高、響應速度快、壽命長、對濕度敏感低和電路簡單等優點。不足之處是必須工作于高溫下、對氣味或氣體的選擇性差、元件參數分散、穩定性不夠理想、功率要求高.當探測氣體中混有硫化物時，容易中毒。現在除了傳統的SnO，Sn02和Fe203三大類外，又研究開發了一批新型材料，包括單一金屬氧化物材料、復合金屬氧化物材料以及混合金屬氧化物材料。這些新型材料的研究和開發，大大提高了氣體傳感器的特性和應用范圍。
非電阻式半導體氣體傳感器是MOS二極管式和結型二極管式以及場效應管式(MOSFET)半導體氣體傳感器。其電流或電壓隨著氣體含量而變化，主要檢測氫和硅燒氣等可燃性氣體。MOSFET氣體傳感器靈敏度高，但制作工藝比較復雜，成本高。
2、電化學型氣體傳感器
電化學型氣體傳感器可分為原電池式、可控電位電解式、電量式和離子電極式四種類型。原電池式氣體傳感器通過檢測電流來檢測氣體的體積分數，市售的檢測缺氧的儀器幾乎都配有這種傳感器，近年來，又開發了檢測酸性氣體和毒性氣體的原電池式傳感器。可控電位電解式傳感器是通過測量電解時流過的電流來檢測氣體的體積分數，和原電池式不同的是，需要由外界施加特定電壓，除了能檢測CO，NO，NO2，O2，SO2等氣體外，還能檢測血液中的氧體積分數。電量式氣體傳感器是通過被測氣體與電解質反應產生的電流來檢測氣體的體積分數。離子電極式氣體傳感器出現得較早，通過測量離子極化電流來檢測氣體的體積分數已電化學式氣體傳感器主要的優點是檢測氣體的靈敏度高、選擇性好。
3、固體電解質氣體傳感器
固體電解質氣體傳感器是一種以離子導體為電解質的化學電池。20世紀70年代開始，固體電解質氣體傳感器由于電導率高、靈敏度和選擇性好，獲得了迅速的發展，現在幾乎應用于環保、節能、礦業、汽車工業等各個領域，其產量大、應用廣，僅次于金屬氧化物半導體氣體傳感器。
4、接觸燃燒式氣體傳感器
接觸燃燒式氣體傳感器可分為直接接觸燃燒式和催化接觸燃燒式，其工作原理是氣敏材料(如Pt電熱絲等)在通電狀態下，可燃性氣體氧化燃燒或者在催化劑作用下氧化燃燒，電熱絲由于燃燒而生溫，從而使其電阻值發生變化。這種傳感器對不燃燒氣體不敏感，例如在鉛絲上涂敷活性催化劑Rh和Pd等制成的傳感器，具有廣譜特性，即能檢測各種可燃氣體。這種傳感器有時稱之為熱導性傳感器，普遍適用于石油化工廠、造船廠、礦井隧道和浴室廚房的可燃性氣體的監測和報警。該傳感器在環境溫度下非常穩定，并能對處于爆炸下限的絕大多數可燃性氣體進行檢測。
5、光學式氣體傳感器
光學式氣體傳感器包括紅外吸收型、光譜吸收型、熒光型、光纖化學材料型等，主要以紅外吸收型氣體分析儀為主，由于不同氣體的紅外吸收峰不同，通過測量和分析紅外吸收峰來檢測氣體。目前的動向是研制開發了流體切換式、流程直接測定式和傅里葉變換式在線紅外分析儀。該傳感器具有高抗振能力和抗污染能力，與計算機相結合，能連續測試分析氣體，具有自動校正、自動運行的功能。光學式氣體傳感器還包括化學發光式、光纖熒光式和光纖波導式，其主要優點是靈敏度高、可靠性好。
光纖氣敏傳感器的主要部分是兩端涂有活性物質的玻璃光纖。活性物質中含有固定在有機聚合物基質上的熒光染料，當VOC與熒光染料發生作用時，染料極性發生變化，使其熒光發射光譜發生位移。用光脈沖照射傳感器時，熒光染料會發射不同頻率的光，檢測熒光染料發射的光，可識別VOC。
6、高分子氣體傳感器
近年來，國外在高分子氣敏材料的研究和開發上有了很大的進展，高分子氣敏材料由于具有易操作性、工藝簡單、常溫選擇性好、價格低廉、易與微結構傳感器和聲表面波器件相結合等特點，在毒性氣體和食品鮮度等方面的檢測具有重要作用。高分子氣體傳感器根據氣敏特性主要可分為下列幾種：
l)高分子電阻式氣體傳感器
該類傳感器是通過測量高分子氣敏材料的電阻來測量氣體的體積分數，目前的材料主要有歐菁聚合物、LB膜、聚毗咯等。其主要優點是制作工藝簡單、成本低廉。但這種氣體傳感器要通過電聚合過程來激活，這既耗費時間，又會引起各批次產品之間的性能差異。
2)濃差電池式氣體傳感器
濃差電池式氣體傳感器的工作原理是：氣敏材料吸收氣體時形成濃差電池，測量輸出的電動勢就可測量氣體體積分數，目前主要有-磷酸等材料。
3)聲表面波(SAW)式氣體傳感器SAW氣體傳感器制作在壓電材料的襯底上，一端的表面為輸入傳感器，另一端為輸出傳感器。兩者之間的區域淀積了能吸附VOC的聚合物膜。被吸附的分子增加了傳感器的質量，使得聲波在材料表面上的傳播速度或頻率發生變化，通過測量聲波的速度或頻率來測量氣體體積分數。主要氣敏材料有聚異丁烯、氟聚多元醇等，用來測量苯乙烯和甲苯等有機蒸汽。其優勢在于選擇性高、靈敏度高、在很寬的溫度范圍內穩定、對濕度響應低和良好的可重復性。SAW傳感器輸出為準數字信號，因此可簡便地與微處理器接口。此外，SAW傳感器采用半導體平面工藝，易于將敏感器與相配的電子器件結合在一起，實現微型化、集成化，從而降低測量成本。
4)石英振子式氣體傳感器
石英振子微秤(QCM)由直徑為數微米的石英振動盤和制作在盤兩邊的電極構成。當振蕩信號加在器件上時，器件會在它的特征頻率(30MHz)發生共振。振動盤上淀積了有機聚合物，聚合物吸附氣體后，使器件質量增加，從而引起石英振子的共振頻率降低，通過測定共振頻率的變化來識別氣體。
