光纖傳感器由傳輸光并照射光的纜狀光纖單元、由具有光源和光放大功能的光纖放大器組成的發光部分、以及接收光的光接收部分組成。

光纖是光纖單元的中心，采用雙重結構，由高折射率的石英玻璃或塑料制成的薄中心芯和圍繞芯的低折射率包層組成。利用光的全內反射現象作為光波導。

光纖放大器的結構主要包括光放大器和發光元件與光接收元件之間的檢測電路，其中最重要的光放大介質是稀土摻雜光纖，它通過受激發射來激發輸入光通過放大光來檢測。根據這些功能，某些產品能夠調整靈敏度并設置或更改閾值。

光纖傳感器大致分為光纖單元分離型和光纖放大器型以及光纖單元內置型，其檢測方式有透射型、反射型、回歸反射型、有限反射型等，傳感器頭形狀也多種多樣， 實現廣泛的檢測。