Un processador de sensor funciona rebent dades en brut dels sensors i posteriorment processa i analitza aquestes dades per extreure informació útil. Els sensors en si mateixos s'utilitzen normalment per mesurar magnituds físiques-com ara la temperatura, la pressió, la humitat i l'acceleració-i per convertir aquestes magnituds físiques en senyals elèctrics o digitals. La funció bàsica d'un processador de sensors és rebre aquests senyals i realitzar les operacions necessàries-incloses la conversió, el filtratge i l'amplificació-per garantir la precisió i la fiabilitat de les dades.
Els processadors de sensors reben senyals analògics dels sensors mitjançant interfícies d'entrada analògiques. Aquests senyals solen ser senyals analògics de baixa tensió-que s'han de convertir en senyals digitals mitjançant un mòdul de conversió d'analògic-a-digital (ADC). Un cop digitalitzats, els senyals esdevenen aptes per al processament i anàlisi per ordinador; aleshores, el processador del sensor descodifica i filtra aquests senyals segons algorismes-preestablerts, eliminant així el soroll i extreuant dades vàlides. Durant tot aquest procés, el processador ha de mantenir la velocitat i la precisió de processament per adaptar-se a una àmplia gamma d'escenaris d'aplicació-en temps real.
El processador analitza encara més aquestes dades basant-se en lògica o algorismes-preconfigurats i envia els resultats a altres dispositius o sistemes. Aquesta anàlisi pot incloure l'agregació de dades, la previsió de tendències, l'avaluació de l'estat i funcions similars. Per a aplicacions avançades, els processadors de sensors també poden incorporar algorismes d'aprenentatge automàtic per realitzar anàlisis intel·ligents, identificar automàticament anomalies o predir canvis futurs. En última instància, el processador transmet aquestes dades processades a dispositius terminals, pantalles de visualització o sistemes basats en núvol-per facilitar la presa de decisions-i l'aplicació.