Con l'uso delle frequenze in prossimità o nello spettro di luce visibile, i sensori fotoelettrici riescono a rilevare le modifiche negli schermi luminosi assorbiti attraverso l'occhio del dispositivo e trasmettere tale informazione su un'unità di elaborazione. Tutti i sensori fotoelettrici dispongono di trasmettitore e ricevitore. Il trasmettitore di solito emette una forma di luce infrarossa, utile in gran parte delle situazioni, poiché non influisce sul campo visivo di alcuno. Il ricevitore costituisce il sensore effettivo e rileva i cambiamenti dell'indicatore di luce riflettente di un oggetto chiuso.

Un esempio perfetto di sensore fotoelettrico sono le luci laser di sicurezza solitamente usate nei film di spionaggio. Il trasmettitore di luce non è posizionato nella fonte luminosa e, se un oggetto impedisce la trasmissione, il sensore viene attivato. Un dispositivo simile è il sensore retroriflettente, che trasmette un segnale dalla stessa posizione in cui si trova il sensore, ma fa affidamento a un materiale riflettente per restituire il segnale da rilevare. Anche in questo caso, se qualcosa blocca il segnale, viene attivato il sensore. Comunemente più noti sono i sensori fotoelettrici di prossimità, che in condizioni di operatività normale non rilevano alcuna luce riflessa. Tuttavia, quando un oggetto si avvicina a sufficienza, viene riflesso in qualche modo e il sensore rileva il campo EM del ritorno di segnale trasmesso.