二氧化碳培養箱常用熱導（TC）傳感器或紅外（IR）傳感器檢測箱體內二氧化碳濃度的變化。當二氧化碳培養箱的門被打開時，CO2從箱體內漏出，此時傳感器就會探測到CO2濃度的降低，并做出及時的反應，重新注入CO2使其恢復到原先預設的水平。 
（1）熱導（TC）傳感器 熱傳導傳感器(TC)監控CO2濃度的工作原理是通過測量兩個電熱調節器之間的電阻變化來實現的。箱內CO2濃度的變化會改變兩個電熱調節器間的電阻，輸入CO2氣體的低熱導率會使腔內空氣的熱導率發生變化，這樣就會產生一個與CO2濃度直接成正比的電信號。從而促使傳感器產生反應以達到調節CO2水平的作用。 TC控制系統存在的缺點：1.TC控制系統檢測結果會產生漂移。2.重新校準的周期較長。3.箱內溫度和相對濕度的改變會影響傳感器的度。當箱門被頻繁打開時，不僅CO2濃度，溫度和相對濕度也會發生很大的波動，因而影響了TC傳感器的精度。當需要的培養條件和頻繁開啟培養箱門時，此控制系統就顯得不太適用了。 
（2）紅外（IR）傳感器 紅外傳感器（IR）系統包括一個紅外發射器和一個接收檢測器，當箱體內的CO2吸收了發射器發射的部分紅外線之后，接收檢測器就可以檢測出紅外線的減少量，而被吸收紅外線的量正好對應于箱體內CO2的水平，從而可以得出箱體內CO2的濃度。IR系統相比TC系統，穩定性更高，檢測結果無漂移，重新校準更快，因而價格也會有所上升。當前市場上出售的二氧化碳培養箱常規配置的是TC系統，當然也有一些生產制造商更為注重CO2的濃度控制，出廠的所有二氧化碳培養箱均標配IR系統。
但是也并不是所有的CO2濃度紅外傳感器的工作原理都是一樣的，基于非發散性紅外線氣體檢測原理的測量方法主要有3種：單光束單波長測量、雙光束雙波長測量和單光束雙波長測量。 單光束單波長測量，顧名思義，這種CO2傳感器只能提供單一波長的光線，由于其穩定性極易受到諸如燈泡老化、灰塵污染、溫度變化及光線發射特性變化等因素的影響，因而其測量的穩定性和精度都不夠準確。 雙光束雙波長測量，這種測量儀器備有2個光波通道，1個探測器和2個濾光鏡，與單光束單波長測的儀器比較，其精度和穩定性都有所提高，但在實際應用中，2個光波通道受到的影響程度同樣也會給這類測量儀器帶來因非對稱影響而精度失準的問題。 單光束雙波長測量，保證了二氧化碳濃度控制的高精度性，避免了雙光束衰減干擾不同步引起的誤差，也避免了單光束單波長探頭的不穩定性，好的保護了寶貴的培養材料。