Der Sensor hat auf einer Seite zwei in einem definierten (Infra-) Rot-Bereich leuchtende Lichtquellen, auf der anderen einen Fotosensor. Durch die unterschiedliche Färbung des mit Sauerstoff gesättigten roten Blutfarbstoffs entsteht für das durchstrahlende Rotlicht eine unterschiedliche Absorption, die der Fotosensor misst. Anhand eines Vergleichs des Messergebnisses mit einer Referenztabelle ermittelt ein Überwachungsmonitor, welcher prozentuale Anteil der roten Blutkörperchen mit Sauerstoff gesättigt sind. Die üblichen Werte eines gesunden Menschen liegen zwischen 96% und 100%. Im Rettungsdienst und auf Intensivstationen ist die Pulsoxymetrie Teil der Standardüberwachung des Patienten.