Fotoelektrické čidlo v podstatě zahrnuje vysílač světelného paprsku (světelnou diodu) a přijímač citlivý na světlo (foto-tranzistor). Světelná dioda je elektronická polovodičová součástka, která vyzařuje světlo, když jí protéká elektrický proud. Toto světlo může být viditelné nebo neviditelné, v závislosti na vlnové délce přenosu.

Objekt je detekován v okamžiku, kdy vstoupí do procházejícího paprsku světla a tím ovlivní jeho intenzitu v přijímači. Po snížení intenzity světla v přijímači na definovanou hodnotu, dojde ke změně stavu kontaktu.

V závislosti na požadavcích aplikace může být přenosový paprsek neviditelný infračervený (nejčastěji) nebo ultrafialový (pro detekci luminiscenčních materiálů). Zvolit si lze i paprsek viditelný, a to červený nebo zelený (např. pro rozlišení několika odstínů jedné barvy). Další možností je viditelný laserový červený paprsek, který vyniká při detekci jak na velké vzdálenosti, tak při krátké ohniskové vzdálenosti.