Een sensor bestaat hoofdzakelijk uit drie delen: een sensorelement, een conversie-element en een basisconversiecircuit. Het sensorelement is het kernonderdeel van de sensor, dat in staat is om het gemeten object gevoelig te detecteren en te reageren volgens een specifieke relatie. Het conversie-element is verantwoordelijk voor het omzetten van de gemeten informatie die door het sensorelement wordt waargenomen, in circuitparameters, zoals weerstand, inductie en capaciteit, of elektrische grootheden, zoals spanning en stroom. Het basisconversiecircuit verwerkt en converteert het elektrische signaal dat door het conversie-element wordt afgegeven verder om de signaaloverdracht en -verwerking te vergemakkelijken.
In sommige gevallen kan een sensor alleen een sensorelement en een conversie-element bevatten, en deze twee kunnen zelfs tot één worden gecombineerd. Het eenvoudigste sensorontwerp bestaat uit slechts één sensorelement (dat tevens als conversie-element fungeert). Dit type sensor kan direct een elektrische grootheid afgeven wanneer het een gemeten object waarneemt, zoals thermokoppels, piëzo-elektrische kristallen en fotovoltaïsche cellen.