生物传感器中包含抗体、抗原、蛋白质、DNA或者酶等生物活性材料，待测物质进入传感器后，分子识别然后发生生物反应并产生信息，信息被化学换能器或者物理换能器转化为声、光、电等信号，仪器将信号输出，我们就能够得到待测物质的浓度。
传感器的主要组成部分是感受器和换能器，再将信号通过自动化仪表技术和微电子技术处理，就能构成各种仪器或者系统。
按照换能器种类分类，可以分为声波传感器、半导体传感器、热传感器、阻抗传感器等；按照分子识别元件种类分类，可以分为免疫传感器、细胞传感器和组织传感器等。
传统医学检验大多是酶分析法，这种方法步骤繁琐，费用较高，而采用生物传感器的方法，虽然试剂价格昂贵但是可以多次使用；生物传感器有很强的转移性，即只对特定的底物发生反应，不论其浊度和颜色如何；再者分析速度较快，一般一分钟就能得到结果；误差能够控制在1%以内，准确度可以保证；相对于酶分析法操作更加简便，可以进行自动化分析；生物传感器检验效率更高。上述都是生物传感器的优点。
生物传感器有很多种，下面针对其中几种传感器在医学领域中的运用展开分析。
微生物传感器的感受器是含有微生物的膜，工作原理是微生物会消耗待测溶液中的溶解氧，放出热量或者光，达到定量检测待测物质的目的。相对于酶传感器，微生物传感器使用稳定并且成本更低，但是使用范围不及酶传感器，数据显示，微生物传感器能够检测的物质约为60种到70种。微生物会受到待测物质的毒害影响，这是影响传感器准确度和寿命的主要因素，解决了这个问题，微生物传感器市场化指日可待。
这种传感器的敏感元件是固定化酶，使用酶传感器就不需要花费大量精力去提取酶。临床上测定尿素、葡萄糖、乳酸、天门冬酰胺等生化指标可以采用酶传感器，例如现在的葡萄糖酶传感器已经发展到了第四代，应用范围广泛，并且国际上乳酸酶传感器技术已经相当成熟。临床上要检验患者肾功能就要进行肾功能诊断，然后针对性的实施人工透析，这种情况下就要使用尿素传感器。酶传感器研究时间和发展时间都较长，市场上的酶传感器已经达到了超过200种。
基因传感器是近年来才出现的一种传感器，但是技术先进，国内外也有很多专家学者针对基因传感器进行研究，现在已经成为研究热点之一。基因传感器的基础是杂交高特异性，一般基因传感器上有30个左右的核苷酸单链核酸分子，通过和靶序列杂交测定目标核酸分子。现在研究和使用较多的基因传感器是DNA传感器，主要用于结核杆菌、艾滋病毒和乙肝炎病毒等的检测，从而达到诊断疾病的目的。
1、医用生物传感器
随着生物传感技术的发展，在医疗器械范围内开辟出更多专业的领域。从病毒和疾病检测到康复和药物剂量等。以下的一些生物传感器装置，可能会在医疗领域产生巨大显著的影响。
2、葡萄糖监测
因为研究人员寻求开发可穿戴式生物传感器，可以通过皮肤上的汗水监测患者的葡萄糖水平，生物传感技术很可能成为糖尿病患者不同人生的制造者。德克萨斯大学达拉斯分校已经开发出一种大约25美分尺寸大小的传感器，可以检测汗液中的皮质醇，并提供来自周围汗液的实时数据（所显示的）。 一种可以集成到微流控芯片中的光纤葡萄糖传感器， 可以测量血糖水平的廉价便携式设备。最近，我们看到了各种不同的技术，都是旨在提供一种较少侵入性的葡萄糖监测方法，甚至纹身形式的传感技术——所有需要做的就是扎一下手指头，就结束了。有了这些新技术，这些传感器的实体可能比以往任何时候都更接近我们。
3、检测DNA突变
新的电石墨烯生物传感器芯片可能是第一种被用作生物医学植入物，可以实时读取和检测DNA突变的芯片。 一种廉价的生物传感器技术，可以高分辨率检测人类基因突变，并能把数据无线传输到移动设备上。该技术可以引领全新一代的诊断方法和个性化治疗，因为生物传感器芯片可用于进行活检和详细的DNA测序。由于芯片连接到石墨烯晶体管，它使芯片能够以电子方式运行——使其成为第一个将动态DNA纳米技术与高分辨率电子传感相结合的产品。
4、疾病诊断
一种新的生物传感器能够检测出与神经退行性疾病以及几种不同类型癌症相关的特定分子。该装置被设计为在与谷胱甘肽S-转移酶接触时反应，谷胱甘肽S-转移酶是一种与帕金森氏病、阿尔茨海默病、乳腺癌和其他疾病相关的酶。该装置是玻璃载片上的有机纳米级晶体管，使用纳米级系统识别特定分子，可以被用来快速和安全地诊断复杂疾病。该装置的便携性和低成本使其适用于任何实际的生活环境中，并且可以经过调整改进用于检测与不同疾病相关的其他物质或分子。该团队最终计划创建一个基于纸张的生物传感器，尽可能的进一步改善便携性和成本费用。
5、病毒检测
生物感测技术可以在病毒检测中发挥重要作用。 一种新的纳米生物传感器，可以在短短2至3小时内检测到各种不同的病毒。传统的测试方法可能需要一到三天才能完成，然而，这种新的生物传感器使用增频转换发光共振能量转移（LRET）用于液相系统中的超灵敏病毒检测。该技术的设计和操作简单，并且不需要使用任何昂贵的设备或专业技能。该技术还被设计用于识别几乎任何已知的目标病毒的基因序列。迟早，这个技术甚至可以经过调整改进用于在单个测试平台上识别多种流感病毒。
