混合气体的磁化率反应了气体中含氧量的多少，但是实际中含氧混合气体的磁化率的值是很小的，直接测量磁化率用以反映气体中含氧量的多少是困难的。热磁式氧气传感器是利用烟气组份中氧气的磁化率特别高这一物理特性来测定烟气中的氧气含量。氧气为顺磁性气体（气体能被磁场所吸引的称为顺磁性气体），在不均匀磁场中，气体能被磁场所吸引而流向磁场较强处。

在该处设有加热丝，使此处氧的温度升高而磁化率下降，因而磁场吸引力减小，受后面磁化率较高的未被加热的氧气分子推挤而排出磁场，由此造成“热磁对流”或“磁风”现象。在一定的气样压力、温度和流量下，通过测量磁风大小就可测得气样中氧气含量。

由于热敏元件（铂丝）既作为不平衡电桥的两个桥臂电阻，又作为加热电阻丝，在磁风的作用下出现温度梯度，即进气侧桥臂的温度低于出气侧桥臂的温度。不平衡电桥将随着气样中氧气含量的不同，输出相应的电压值。

当气样中无氧气存在时，磁风消失，两桥臂温度相同，电桥处于平衡状态，输出为零。根据磁风测量方法和敏感元件结构的不同，热磁式氧气传感器又可分为外对流式、内对流式和磁力机械式等型式。