Bir sensör işlemcisi, sensörlerden ham veriler alarak ve ardından bu verileri işleyerek ve analiz ederek yararlı bilgiler çıkararak çalışır. Sensörler genellikle fiziksel büyüklükleri (sıcaklık, basınç, nem ve ivme gibi) ölçmek-ve bu fiziksel büyüklükleri elektrik veya dijital sinyallere dönüştürmek için kullanılır. Bir sensör işlemcisinin temel işlevi, bu sinyalleri almak ve verilerin doğruluğunu ve güvenilirliğini sağlamak için -dönüştürme, filtreleme ve yükseltme dahil- gerekli işlemleri gerçekleştirmektir.
Sensör işlemcileri, analog giriş arayüzleri aracılığıyla sensörlerden analog sinyalleri alır. Bu sinyaller genellikle, bir Analog-dijital-Dönüştürücü (ADC) modülü kullanılarak dijital sinyallere dönüştürülmesi gereken düşük-voltajlı analog sinyallerdir. Sinyaller dijitalleştirildikten sonra bilgisayarda işleme ve analiz için uygun hale gelir; sensör işlemcisi daha sonra önceden belirlenmiş algoritmalara göre bu sinyallerin kodunu çözer ve filtreler-, böylece gürültüyü ortadan kaldırır ve geçerli verileri çıkarır. Bu süreç boyunca işlemcinin, çok çeşitli gerçek zamanlı uygulama senaryolarına uyum sağlamak için hem işlem hızını hem de hassasiyeti koruması gerekir.
İşlemci, önceden-yapılandırılmış mantığa veya algoritmalara dayanarak bu verileri daha ayrıntılı olarak analiz eder ve sonuçları diğer cihazlara veya sistemlere gönderir. Bu tür bir analiz, veri toplamayı, eğilim tahminini, durum değerlendirmesini ve benzer işlevleri kapsayabilir. Gelişmiş uygulamalar için sensör işlemcileri, akıllı analizler gerçekleştirmek, anormallikleri otomatik olarak belirlemek veya gelecekteki değişiklikleri tahmin etmek için makine öğrenimi algoritmalarını da içerebilir. Sonuçta işlemci, daha fazla karar almayı ve uygulamayı kolaylaştırmak için bu işlenmiş verileri terminal cihazlarına, görüntü ekranlarına veya bulut-tabanlı sistemlere iletir.