Khả năng nhạy khí của các cảm biến còn phụ thuộc vào nhiệt độ làm việc của cảm biến. Khi cảm biến làm việc ở môi trường không khí, phản ứng bề mặt phụ thuộc vào thành phần khí quyển là hơi nước và oxy. Khi nhiệt tăng lên, không khí được đốt nóng tạo ra các ion oxy dưới dạng O2−, O−, O2−trên bề mặt vật liệu. Do đó, nhiệt độ thay đổi các phản ứng hóa học bề mặt cũng thay đổi, tốc độ của các phản ứng tăng theo nhiệt độ, độ nhạy của cảm biến phụ thuộc vào loại và số lượng oxy hấp phụ các phân tử khí đo [140]. Ở dải nhiệt độ thấp dưới 200 oC oxy phân tử hấp thụ với số lượng ít, khi nhiệt độ lớn hơn 300 oC thì oxy hấp phụ ở dạng ion nguyên tử có hoạt tính cao. Khi nhiệt độ lớn hơn 600 oC thì lượng oxy hấp phụ lại giảm. Như vậy, chứng tỏ tồn tại khoảng nhiệt độ mà lượng oxy hấp phụ lớn nhất khi năng lượng ion hấp phụ phù hợp với năng lượng nhiệt của vật liệu cảm biến gọi là nhiệt độ làm việc tốt nhất của cảm biến.
114
Mặt khác, khi nhiệt độ tăng sẽ làm tăng khả năng phản ứng của ôxy hấp phụ với khí đo, nhưng lại khuếch tán oxy nhanh ra bên ngoài làm giảm độ dẫn khối của vật liệu. Khi tăng nhiệt độ tới giới hạn nào đó thì hệ số khuếch tán sẽ đạt trạng thái cân bằng động. Ahlers và các cộng sự[141] cho thấy sự phụ thuộc của các thông số đặc trưng cho cảm biến có dạng hình chuông với nhiệt độ làm việc của cảm biến.