Về cơ bản cảm biến quang là một thiết bị sử dụng các linh kiện quang điện để phát hiện sự hiện diện của vật thể. Khi ánh sáng chiếu vào cảm biến quang, các linh kiện quang điện sẽ thay đổi trạng thái dựa trên hiện tượng phát xạ điện tử ở cực Cathode.
Do sử dụng bộ phát và bộ thu riêng biệt, cảm biến quang thu phát độc lập có độ tin cậy cao hơn trong việc phát hiện vật thể so với các loại cảm biến khác. Chúng không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố môi trường như bụi bẩn hay sương mù, giúp duy trì hiệu suất hoạt động ổn định trong thời gian dài. Cảm biến quang thu phát độc lập có thể phát hiện vật thể ở khoảng cách xa, lên đến 60m và không bị ảnh hưởng bởi màu sắc hay phần bề mặt của vật cản.
Vì cả bộ phát và bộ thu đều nằm trong cùng một thiết bị, cảm biến quang thu phát chung chỉ cần kết nối đến gương phản xạ. Điều này làm giảm số lượng dây dẫn cần thiết, giúp việc lắp đặt trở nên đơn giản và gọn gàng hơn. Bên cạnh đó cảm biến này hoạt động hiệu quả trong khoảng cách ngắn, tối đa lên đến 15m thích hợp cho các ứng dụng trong không gian hẹp hoặc cần độ chính xác cao trong phạm vi ngắn. Cùng với khả năng phân biệt các loại vật có độ trong suốt, độ mờ hay độ bóng cao
Với cấu trúc đơn giản gồm một bộ phát và bộ thu trong cùng một thiết bị, việc lắp đặt và kết nối cũng như bảo trì và sửa chữa trở nên dễ dàng hơn. Không cần phải căn chỉnh chính xác giữa bộ phát và bộ thu, điều này giảm thiểu thời gian và công sức trong quá trình lắp đặt, cảm biến quang khuếch tán có khả năng phát hiện vật thể ở khoảng cách ngắn, khoảng 2m. Tuy nhiên vì hoạt động dựa trên sự phản xạ ánh sáng, cảm biến quang khuếch tán dễ bị ảnh hưởng bởi màu sắc và bề mặt của vật cản. Các vật thể có màu tối hoặc bề mặt không phản xạ tốt có thể làm giảm hiệu suất của cảm biến và để khắc phục điều này, một số cảm biến quang khuếch tán cao cấp được trang bị công nghệ xử lý tín hiệu.
Cảm biến này được thiết kế để phát hiện vật thể chỉ trong một khoảng cách hoặc vùng không gian nhất định. Khi một vật thể nằm trong vùng giới hạn này, cảm biến sẽ phát hiện và phản hồi. Nếu vật thể nằm ngoài vùng này, cảm biến sẽ không phản ứng. Không những thế cảm biến quang phản xạ giới hạn không bị ảnh hưởng bởi màu sắc hoặc ánh sáng của nền phía sau vùng cảm biến. Điều này có nghĩa là các yếu tố môi trường như ánh sáng môi trường hoặc màu sắc của các vật thể phía sau không ảnh hưởng đến hoạt động của cảm biến và được dùng phổ biến cho một số trường hợp cần phải triệt tiêu nền.
Cảm biến quang màu sắc có khả năng nhận diện và phân biệt nhiều dải màu khác nhau, từ các màu cơ bản đến các sắc thái phức tạp. Chúng có thể xác định màu sắc dựa trên các thành phần cơ bản của ánh sáng (thường là RGB - Đỏ, Xanh lục, Xanh dương). Trong ngành công nghiệp thực phẩm, cảm biến quang màu sắc được sử dụng để phân loại trái cây dựa trên màu sắc chín hoặc tình trạng hỏng, cũng như các sản phẩm thực phẩm như rau quả, bánh kẹo, và đồ uống có thể được kiểm tra chất lượng dựa trên màu sắc.