Chemische sensoren worden gebruikt in een grote verscheidenheid van toepassingen waar handmatige chemische analyse is in het nadeel. Chemische analyse kan worden moeilijk uit te voeren, bijvoorbeeld omdat het monster te klein, omdat de meetresultaten onmiddellijk nodig zijn om te sluiten een feedback lus, of omdat de metingen moeten worden uitgevoerd op externe locaties. Een manier om construct is een chemische sensor door meting van een materiële goederen dat omkeerbaar bij blootstelling aan de chemische soorten van belang verandert. De eigenschap moet gemakkelijk meetbare (in de praktijk alleen optische en elektrische materiaal eigenschappen lijken te voldoen aan dit criterium), en het moet aanzienlijk veranderen wanneer het materiaal wordt blootgesteld aan de doelsoorten, maar het moet niet afhangen van blootstelling aan elke andere soort of van temperatuur (dat wil zeggen, het moet niet zijn kruis-gevoelige). Praktische sensoren voldoen aan slechts een relevante subset van deze criteria; dat wil zeggen, ze meer dan alleen een bepaald bereik van temperaturen of in een bepaalde concentratiebereik kunnen worden gebruikt.