Ο αισθητήρας μάζας αέρα (MAF) πληροφορεί την ECU για την μάζα του εισερχόμενου αέρα. Ο αισθητήρας αυτός μετατρέπει την μάζα του εισερχόμενου αέρα σε ένα σήμα τάσης. Το σήμα αυτό στους περισσότερους MAF είναι αναλογικό, αλλά υπάρχουν και κάποιες σχεδιάσεις που παράγουν ψηφιακό σήμα. Βρίσκεται στον αγωγό εισαγωγής αέρα μετά το φίλτρο και μετά την πεταλούδα. Κατασκευαστικά υπάρχουν δυο τύποι αισθητήρων MAF, ο θερμού νήματος και λεπτού φίλμ. Η αρχή λειτουργίας τους είναι παρόμοια.

Το αισθητήριο (θερμό νήμα ή λεπτό φίλμ), βρίσκεται εκτεθειμένο στη ροή του αέρα εισαγωγής. Έχει επικάλυψη από πλατίνα και είναι μια αντίσταση τύπου PTC, δηλ. όσο αυξάνει και η θερμοκρασία αυξάνει και η τιμή της αντίστασης. Η αντίσταση αυτή είναι συνδεδεμένη σε γέφυρα με άλλες τρεις αντιστάσεις. Από αυτές η μια είναι ένα θερμίστορ NTC εκτεθειμένο στον εισερχόμενο αέρα, με τιμή που καθορίζεται από την θερμοκρασία του. Οι άλλες δυο έχουν σταθερή τιμή. Με το άνοιγμα του διακόπτη, το αισθητήριο έχει μικρή τιμή αντίστασης, οπότε ο άλλος κλάδος της γέφυρας έχει μικρότερη αντίσταση από τον αριστερό. Αυτό προκαλεί μεγάλη διαφορά δυναμικού και η γέφυρα έχει μεγάλη ένταση ρεύματος. Το ρεύμα αυτό θερμαίνει γρήγορα το αισθητήριο πλατίνας σε μια συγκεκριμένη θερμοκρασία (100^οC ο θερμού νήματος και 75^οC ο λεπτού φίλμ) πάνω από την θερμοκρασία του περιβάλλοντος αέρα και η αντίσταση του αισθητήριου αυξάνεται. Στην στιγμιαία κατάσταση αυτή, υπάρχει ισορροπία στην γέφυρα των αντιστάσεων.

Όταν αρχίσει η ροή αέρα στον κινητήρα, ο εισερχόμενος αέρας ψύχει το αισθητήριο ανάλογα με την ταχύτητα και την θερμοκρασία του. Αυτό προκαλεί μείωση της τιμής της αντίστασής του, η οποία δημιουργεί πτώση τάσης στην γέφυρα. Αυτή είναι ανάλογη με το ρυθμό ψύξης του αισθητήριου προσπαθώντας να κρατήσει την θερμοκρασία στην αρχική τιμή της. Αυτή την πτώση τάσης είναι που “διαβάζει” η ECU και κυμαίνεται από 0,5-4,5 V, ανάλογα με την μάζα του εισερχόμενου αέρα.

Για την αποφυγή επικόλλησης σωματιδίων στο αισθητήριο, σε κάποιους τύπους θερμού νήματος, αφού κλείσει ο διακόπτης του κινητήρα, το αισθητήριο θερμαίνεται στους 1000^οC για 1 δευτερόλεπτο, ώστε να καούν τυχόν ρύποι. Μέσα στον αισθητήρα είναι συνήθως ενσωματωμένος και ένας ξεχωριστός αισθητήρας θερμοκρασίας αέρα (θερμίστορ NTC) που πληροφορεί με ξεχωριστούς ακροδέκτες την ECU για την θερμοκρασία του αέρα εισαγωγής.