汽车水温传感器通常是安装在发动机缸体或缸盖的水套上，与冷却水直接接触，从而测得发动机冷却水的温度，它的内部的一个半导体热敏电阻，特性是温度愈低，电阻愈大。反之温度愈高，电阻愈小。我们大家可以通过发动机水温的温度知道汽车现在的运行的状态，电控单元根据这一变化测得发动机冷却水的温度，作为燃油喷射和点火正时的修正号。
汽车水温传感器的原理是把容器内的水位传感器，将感受到的水位信号传送到控制器，控制器内的计算机将实测的水位信号与设定信号作比较，得出偏差，然后根据偏差的性质， 向给水电动阀发出"开""关"的指令，保证容器达到设定水位。进水程序完成后，温控部份的计算机向供给热媒的电动阀发出"开"的指令，于是系统开始对容器内的水加热。到设定温度时。控制器才发出关阀的命令、切断热源，系统进入保温状态。程序编制过程中，确保系统在未达到安全水位的情况下，控制热源的电动调节阀不开阀，从而避免了热量的损失与事故的发生。
汽车水温传感器通常会分为二大类
第一类水温传感器的作用较为简单，通过它的内部阻值变化来达到通过传感器的电阻变化来改变通过的电流变化来驱动水温表的变化，间接的告诉人们发动机工作时候的温度。
第二类水温传感器在结构上没什么变化，主要的区别是第二类的作用是向发动机控制单元提供一个气温变化的模拟量信号。它的供电电压是由控制单元提供的 5V电源，返回控制单元的信号为1.3V-3.8V的线性变化信号。最大的作用是告诉发动机控制单元现在的温度有多少。反过来讲它的信号对于控制单元非常非常重要，主要是发动机在不同的工作时候的温度下有不同的工作方法。例如：在86度以下发动机要比正常温度多喷10%的油料，目的是为了让发动机快速升温以减少发动机的低温磨损。而温度升到86度以上后又要让发动机少喷点油，减慢温度上升的速度。
但这两种水温传感器是工作在不同的电压条件下的，供水温表用的传感器是 12V的，而供发动机控制单元用的是5V的，所以它们是不能够互换的。此外，它们的插头形状不一样，不同之处在于前者的插头内只有一根导线，而后者供发动机控制单元使用的插头内有两根导线。
以前的汽车水温传感器里作为测温使用的NTC热敏电阻芯片一般都是使用圆片形NTC热敏电阻芯片。它们都是按直径方式计算的。现在深圳市威敏通敏感科技有限公司自主研发出一款方片形的适合汽车水温传感器所使用的NTC热敏电阻芯。芯片外形是方片式，比圆片的更方便焊接使用。
