Luftreinheitssensoren dienen der Erkennung von Verunreinigungen der Luft. Dazu gehören Partikel, Schadstoffe und schädliche Gase, die der menschlichen Gesundheit schaden können. Sie finden unter anderem bei der Überwachung der Luftreinheit, bei der Erkennung von Gasen in der Industrie sowie bei Verbrennungsreglern und bei Sauerstofferzeugern in Flugzeugen Verwendung. VOC-Sensoren (Volatile Organic Compound, flüchtige organische Verbindung) sind in der Lage, flüchtige Chemikalien und riechende Schadstoffe aufzuspüren.

Ein typisches Beispiel für die Erkennung von Partikeln sind die im Haushalt üblichen Rauchmelder. Für die Erkennung von Rauch gibt es zwei Sensorvarianten: Ionisationsdetektoren und photoelektrische Detektoren. Ionisationssensoren nutzen eine leicht radioaktive Substanz (Americium-241), die permanent eine feste Menge Alphapartikel produziert. Rauchpartikel dringen in die Ionisationskammer ein und unterbrechen den kleinen Leckstrom zwischen den Elektroden. Wird dieser Zustand erkannt, wird der Alarm ausgelöst.

Für die Überwachung der Luftreinheit gibt es Staubsensoren. Ihre Funktionsweise basiert auf einer Kombination aus Infrarot-Diode und Phototransistor zur Erkennung des von Staubpartikeln reflektierten Lichts. Sie sind äußerst wirkungsvolle Zigarettenrauchdetektoren und können anhand der Beschaffenheit der reflektierten Energie zwischen Rauch und Hausstaub unterscheiden. Sie kommen in Luftreinigern, Klimaanlagen und Monitoren zum Einsatz.

CO₂ Gas-Sensoren gibt es mit verschiedenen ‘ppm Erkennungsreichweiten’. Sie ermitteln das Vorhandensein von Gas mit Hilfe von NDIR-Technologie (Non-Dispersive Infrared). CO₂ Moleküle absorbieren bestimmte Wellenlängen des Lichts, was vom Sensor erkannt wird. HLK-Anlagen nutzen sie für die bedarfsabhängige Lüftungsregelung.

Ein weiteres Beispiel für Luftreinheitssensoren, die in der Industrie genutzt werden, sind Methangassensoren. Sie werden auch zur Erkennung von Flüssiggas, Alkoholdämpfen und Wasserstoff verwendet. Ein Sensor besteht aus einer speziellen Schaltung, die ein Rohr aus Tonerde und einen Zinnoxidsensor mit Elektroden und einem Heizelement enthält, das dafür sorgt, dass der Sensor seine kalibrierte Temperatur beibehält. Ähnliche Sensoren werden für Atemalkoholtester und die Prüfung auf das Vorhandensein von Kohlenmonoxid verwendet.

Sauerstoffsensoren erwärmen Scheiben aus Zirkoniumdioxid, die an den Enden eines dicht verschlossenen Rohrs befestigt sind. Beim Erwärmen auf 700 °C fungiert eine der Scheiben als ‘chemische Pumpe’ und die für die Änderung des Drucks im Rohr benötigte Zeit lässt auf den Sauerstoffteildruck der Umgebung schließen. Diese Sensoren haben eine Aufwärmzeit und eine Reaktionszeit, die die Zu- und Abnahme der Sensorwärme zwischen einzelnen Messungen ermöglichen.

Viele Sensoren unterscheiden nicht zwischen verschiedenen Gasen. Aus diesem Grund gibt es häufig falsche Ablesewerte oder Fehlalarme, die durch eine unbekannte Kombination von Stoffen verursacht werden.