電子鼻主要由氣敏傳感器陣列、信號預處理和模式識別三部分組成。某種氣味呈現在壹種活性材料的傳感器面前，傳感器將化學輸入轉換成電信號，由多個傳感器對壹種氣味的響應便構成了傳感器陣列對該氣味的響應譜。顯然，氣味中的各種化學成分均會與敏感材料發生作用，所以這種響應譜為該氣味的廣譜響應譜。為實現對氣味的定性或定量分析，必須將傳感器的信號進行適當的預處理(消除噪聲、特征提取、信號放大等)後采用合適的模式識別分析方法對其進行處理。理論上，每種氣味都會有它的特征響應譜，根據其特征響應譜可區分小同的氣味。同時還可利用氣敏傳感器構成陣列對多種氣體的交叉敏感性進行測量，通過適當的分析方法，實現混合氣體分析。
電子鼻正是利用各個氣敏器件對復雜成分氣體都有響應卻又互不相同這壹特點，借助數據處理方法對多種氣味進行識別，從而對氣味質量進行分析與評定。
電子鼻識別的主要機理是在陣列中的每個傳感器對被測氣體都有不同的靈敏度，例如，壹號氣體可在某個傳感器上產生高響應，而對其他傳感器則是低響應；同樣，二號氣體產生高響應的傳感器對壹號氣體則不敏感，歸根結底，整個傳感器陣列對不同氣體的響應圖案是不同的，正是這種區別，才使系統能根據傳感器的響應圖案來識別氣體。
電子鼻的工作可簡單歸納為：傳感器陣列－信號預處理－神經網絡和各種算法－計算機識別(氣體定性定量分析）。從功能上講，氣體傳感器陣列相當於生物嗅覺系統中的大量嗅感受器細胞，神經網絡和計算機識別相當於生物的大腦，其余部分則相當於嗅神經信號傳遞系統。