氧傳感器失效的主要原因是傳感元件老化和中毒。氧傳感器老化的主要原因是傳感元件局部表面溫度過高。氧傳感器的傳感元件受到污染而失效的現(xiàn)象稱為中毒。氧傳感器中毒主要是指鉛中毒、硅中毒、和磷中毒。 
氧傳感器老化
　　在發(fā)動機利用氧傳感器進行閉環(huán)控制的過程中，混合氣的空燃比總是控制在理論空燃比附近，排氣中幾乎沒有過剩的燃油，但是發(fā)動機剛剛起動（特別是冷車起動）之后（或大負荷狀態(tài)工作時），為了快速預熱發(fā)動機（或增****動機輸出功率），需要供給足夠的燃油，排氣中過剩的燃油就會在氧傳感器的表面產(chǎn)生燃燒反應，一方面是形成碳粒而造成氧傳感器壓力傳感器表面的保護剝落，另一方面是使傳感元件局部表面溫度過高（超過1000oC）而加速傳感器老化。 
鉛中毒
　　燃油或潤滑油添加劑中的鉛離子與氧傳感器的鉑電極發(fā)生化學反應，導致催化劑鉑的催化性能降低的現(xiàn)象，稱為鉛中毒。雖然現(xiàn)在都使用無鉛汽油，大大減少了氧傳感器鉛中毒的機率。但是，由于燃油或潤滑油的添加劑中含有多種鉛化合物，氧傳感器的鉛中毒也是不可避免的。 
硅中毒
　　發(fā)動機上的硅密封膠、硅樹脂成型部件、鑄件內的硅添加劑等都有硅離子，這些硅離子會污染氧傳感器的外側電極，氧傳感器內部端子處密封用的硅橡膠會污染內側電極。硅離子與氧傳感器的鉑電極發(fā)生化學反應而導致催化劑鉑的催化性能降低的現(xiàn)象，稱為硅中毒。 
磷中毒
　　在傳感器表面，磷很少以純磷狀態(tài)析出，而是以某種化合物狀態(tài)析出，這些磷化物污染氧傳感器的現(xiàn)象，稱為磷中毒。磷化物的應用很廣，可以用作潤滑劑、防銹劑和清洗劑。在發(fā)動機磨合期間或活塞環(huán)磨損之后，發(fā)動機潤滑油添加劑中的磷化物就會竄入氣缸中燃燒并隨排氣排出。在低溫狀態(tài)下，磷化物是以微粒子狀態(tài)析出并沉淀在傳感器保護層的表面將氣孔堵塞而導致傳感器中毒；在高溫狀態(tài)下，磷化物會附著在氧傳感器以及三元催化器表面使其受到污染。
　　由于，氧傳感器的老化和中毒是不可避免的。因此當汽車行駛一定里程（一般為80000Km）后，應當更換氧傳感器。