这是利用氧化锆元素在高温下因氧离子而表现出导电性的特性的测量方法。在加热至高温的氧化锆元件的两端安装电极，一端通样气，另一端通空气等参比气体，产生氧气浓度差，产生电动势检测两个电极之间产生的氧气浓度来测量。氧化锆型适合在高温下使用，因此适合直接插入高温气体中进行在线测量。但如果含有在高温下与氧气发生反应的易燃气体（一氧化碳、甲烷等）或腐蚀氧化锆元素的气体（二氧化硫等），则不适合测量。
氧化锆型有浓差电池型和限流型两种。
浓差电池型是将多孔铂电极粘贴在氧化锆元件的两面并加热，使不同氧浓度的气体与每一面接触，使浓度较高的一面发生还原反应，从而发生反应。氧浓度可以根据发生氧化反应时电极之间的电动势来确定。
极限电流型的情况下，当来自一个电极的氧气量受到限制时，会发生饱和现象，即使增加电压（极限电流），电流也保持恒定。这种方法可以检测氧气浓度通过施加电压从流动电流中获得。
