氧感測器一旦出現故障，將使電子燃油噴射系統的電腦不能得到排氣管中氧濃度的資訊，因而不能對空燃比進行反饋控制，會使發動機油耗和排氣汙染增加，發動機出現怠速不穩、缺火、喘振等故障現象。因此，必須及時地排除故障或更換 [1] 。

中毒故障

氧感測器中毒是經常出現的且較難防治的一種故障，尤其是經常使用含鉛汽油的汽車，即使是新的氧感測器，也只能工作幾千公里。如果只是輕微的鉛中毒，接著使用一箱不含鉛的汽油，就能消除氧感測器表面的鉛，使其恢復正常工作。但往往由於過高的排氣溫度，而使鉛侵入其內部，阻礙了氧離子的擴散，使氧感測器失效，這時就只能更換了。

另外，氧感測器發生矽中毒也是常有的事。一般來說，汽油和潤滑油中含有的矽化合物燃燒後生成的二氧化矽，矽橡膠密封墊圈使用不當散發出的有機矽氣體，都會使氧感測器失效，因而要使用品質好的燃油和潤滑油。

修理時要正確選用和安裝橡膠墊圈，不要在感測器上塗敷製造廠規定使用以外的溶劑和防粘劑等由於發動機燃燒不好，在氧感測器表面形成積碳，或氧感測器內部進入了油汙或塵埃等沉積物，會阻礙或阻塞外部空氣進入氧感測器內部，使氧感測器輸出的訊號失準，ECU不能及時地修正空燃比。 產生積碳，主要表現為油耗上升，排放濃度明顯增加。此時，若將沉積物清除，就會恢復正常工作。 [1]

氧感測器被汙染、中毒或老化後調節頻率明顯變慢，電壓訊號波形也變的接近平直，正常的情況下一般一分鐘波動50次左右。

陶瓷碎裂

氧感測器的陶瓷硬而脆，用硬物敲擊或用強烈氣流吹洗，都可能使其碎裂而失效。因此，處理時要特別小心，發現問題及時更換。

阻絲燒斷

加熱器電阻絲燒斷、對於加熱型氧感測器，如果加熱器電阻絲燒蝕，就很難使感測器達到正常的工作溫度而失去作用。

線路斷脫

氧感測器內部線路斷脫。