Un sensor consta principalmente de tres partes: un elemento sensor, un elemento de conversión y un circuito de conversión básico. El elemento sensor es el componente central del sensor, capaz de detectar sensiblemente el objeto medido y responder de acuerdo con una relación específica. El elemento de conversión es responsable de convertir la información medida detectada por el elemento sensor en parámetros del circuito, como resistencia, inductancia y capacitancia, o cantidades eléctricas, como voltaje y corriente. El circuito de conversión básico procesa y convierte además la señal eléctrica emitida por el elemento de conversión para facilitar la transmisión y el procesamiento de la señal.
En algunos casos, un sensor puede contener sólo un elemento sensor y un elemento de conversión, y estos dos pueden incluso combinarse en uno solo. El diseño de sensor más simple consta de un solo elemento sensor (que también actúa como elemento de conversión). Este tipo de sensor puede generar directamente una cantidad eléctrica cuando detecta un objeto medido, como termopares, cristales piezoeléctricos y células fotovoltaicas.