Fotoelektrinis jutiklis paprastai susideda iš dviejų dalių: apdorojimo kelio ir apdorojimo elemento. Pagrindinis principas pagrįstas fotoelektriniu efektu, kuris išmatuotus pokyčius paverčia optinio signalo pokyčiais, o vėliau fotoelektrinių elementų pagalba neelektrinius signalus paverčia elektriniais signalais. Fotoelektrinis efektas reiškia objekto apšvietimą šviesa, kuri gali būti vertinama kaip fotonų serija su tam tikra energija, bombarduojančia objektą. Šiuo metu fotono energija perduodama elektronui, o visa fotono energija yra iš karto. Kai elektronas bus absorbuojamas, elektrono būsena pasikeis po to, kai jis gaus fotono perduodamą energiją, todėl šviesos apšvitintas objektas sukels atitinkamą elektrinį efektą. Fotoelektrinis efektas paprastai skirstomas į 3 kategorijas:
(1) Reiškinys, kai elektronai gali ištrūkti iš objekto paviršiaus veikiant šviesai, vadinamas išoriniu fotoelektriniu efektu, pvz., fotoelektriniu vamzdžiu, fotodaugintuvo vamzdžiu ir kt.;
(2) Reiškinys, kad objekto savitoji varža gali pasikeisti veikiant šviesai, vadinamas vidiniu fotoelektriniu efektu, pvz., fotorezistoriai, fototranzistoriai ir kt.;
(3) Veikiant šviesai reiškinys, kai objektas sukuria tam tikrą kryptingą elektrovaros jėgą, vadinamas fotovoltiniu efektu. Fotoelektriniai jutikliai, tokie kaip fotoelementai, valdo paversdami šviesos intensyvumo pokyčius į elektros signalų pokyčius.
Apskritai fotoelektrinis jutiklis susideda iš trijų dalių, kurios yra suskirstytos į: siųstuvą, imtuvą ir aptikimo grandinę.
Siųstuvas yra nukreiptas į taikinį, kad skleistų šviesos spindulį, o skleidžiamas šviesos spindulys paprastai gaunamas iš puslaidininkinio šviesos šaltinio, šviesos diodo (LED), lazerinio diodo ir infraraudonųjų spindulių diodo. Spindulys skleidžiamas nepertraukiamai arba keičiamas impulso plotis. Imtuvas sudarytas iš fotodiodo, fototranzistoriaus ir fotoelemento. Prieš imtuvą sumontuoti optiniai komponentai, tokie kaip objektyvas ir diafragma. Už jo yra aptikimo grandinė, kuri gali išfiltruoti efektyvų signalą ir pritaikyti signalą.