Un sensore è costituito principalmente da tre parti: un elemento di rilevamento, un elemento di conversione e un circuito di conversione di base. L'elemento sensibile è il componente principale del sensore, in grado di rilevare sensibilmente l'oggetto misurato e rispondere secondo una relazione specifica. L'elemento di conversione è responsabile della conversione delle informazioni misurate rilevate dall'elemento di rilevamento in parametri del circuito, come resistenza, induttanza e capacità, o quantità elettriche, come tensione e corrente. Il circuito di conversione di base elabora e converte ulteriormente il segnale elettrico in uscita dall'elemento di conversione per facilitare la trasmissione e l'elaborazione del segnale.
In alcuni casi, un sensore può contenere solo un elemento di rilevamento e un elemento di conversione, e questi due possono anche essere combinati in uno solo. Il design del sensore più semplice è costituito da un solo elemento di rilevamento (che funge anche da elemento di conversione). Questo tipo di sensore può emettere direttamente una quantità elettrica quando rileva un oggetto misurato, come termocoppie, cristalli piezoelettrici e celle fotovoltaiche.