Al usar las frecuencias en el espectro de luz visible o cerca de este, los sensores fotoeléctricos pueden detectar cambios en los patrones de luces absorbidos a través del ojo del dispositivo y transmiten esa información a una unidad de procesamiento. Todos los sensores fotoeléctricos tienen un transmisor y un receptor. El transmisor normalmente emite una forma de luz infrarroja, beneficiosa en la mayoría de las situaciones, ya que no molesta el campo visual de ninguna persona. El receptor es el sensor real, el que detecta cambios en la luz reflejada que indica la cercanía de un objeto.

Un ejemplo reconocido de un sensor fotoeléctrico es la luz láser de seguridad que normalmente se ve en las películas de espías. Estos se denominan sensores de tipo barrera, ya que el transmisor de luz no se ubica con la fuente, y si un objeto impide la transmisión el sensor se activa. Un dispositivo similar se denomina sensor retrorreflectante, que transmite una señal desde la misma ubicación que el sensor pero se basa en un material reflectante para enviar la señal de regreso para su percepción. Nuevamente, cualquier cosa que bloquee la señal activa el sensor. Más comunes son los sensores fotoeléctricos de proximidad, que en operación normal no percibe ningún reflejo de luz. Sin embargo, cuando un objeto físico se acerca lo suficiente se produce algún reflejo, y el sensor detecta el campo EM de la señal transmitida que regresa.