光纖傳感器的發展雖然只有十幾年的歷史，但是人類已研制出百余種光線傳感器。按照不同的角度，其分類也有不同。
根據光纖在傳感器中的作用分類，光纖傳感器分為功能型、非功能型和拾光型三類。
A. 功能型（全光纖型）光纖傳感器：光纖在其中不僅是導光媒介，而且也是敏感元件，光在光纖內受被測量調制。此類傳感器的優點是結構緊湊、靈敏度高。但是，它需要用特殊光纖和先進的檢測技術，因此成本高。其典型例子如光纖陀螺、光纖水聽器等。
B. 非功能型（傳光型）光纖傳感器：光纖在其中僅起導光作用，光照在非光纖型敏感元件上受被測量調制，此類光纖傳感器無需特殊光纖及其他特殊技術，比較容易實現，成本低，但靈敏度也低，適用于對靈敏度要求不太高的場合。目前，已實用化或尚在研制中的光纖傳感器，大都是非功能型的。
C. 拾光型光纖傳感器：用光纖為探頭接收由被測對象輻射的光或被其反射、散射的光。七點醒的例子如光纖激光多普勒速度計、輻射式光纖溫度傳感器等。
根據光受被測對象調制形式進行分類，光纖傳感器分一下四類。
A. 強度調制型光纖傳感器：這是一種利用被測對象的變化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等參數變化，而導致光強度變化來實現敏感測量的傳感器。常見的有利用光纖的微彎損耗，各種物質的吸收特性，振動膜或液晶的反射光強度的變化，物質因各種粒子射線或化學、機械的激勵而發光的現象，以及物質的熒光輻射或光路的遮斷等來構成壓力、振動、溫度、位移、氣體等多種強度調制型光纖傳感器。這類光纖傳感器的優點是結構簡單、容易實現，成本低。其缺點是受光源強度的波動和連接器損耗變化等的影響較大。
B. 偏振調制光纖傳感器：這是一種利用光的偏振態的變化來傳遞被測對象信息的傳感器。常見的由利用光在磁場中的媒質內傳播的法拉第效應做成的電流、磁場傳感器，利用光在電場中的壓電晶體內的泡爾效應做成的電場、電壓傳感器，利用物質的光彈效應構成的壓力、振動或聲傳感器，以及利用光纖的雙折射性構成的溫度、壓力、震動等傳感器。這類傳感器可以避免光源強度變化的影響，因此靈敏度較高。
C. 頻率調制光纖傳感器：這是一種利用由被測對象引起的光頻率的變化來進行監測的傳感器。通常有利用運動物體反射光和散射光的多普勒效應的光纖速度、流蘇、振動、壓力、加速度傳感器，利用物質受強光照射時的喇曼散射構成的測量氣體濃度或監測大氣污染的氣體傳感器，以及利用光致發光的濕度傳感器等。
D. 相位調制傳感器：其基本原則是利用被測對象對敏感元件的作用，使敏感元件的折射率或傳播常數發生變化，而導致光的相位變化。然后利用干涉儀來檢測這種相位變化而得到被測對象的信息。通常有利用光彈效應的聲、壓力或振動傳感器，利用磁致伸縮效應的電流、磁場傳感器，利用電致伸縮的電場、電壓傳感器，以及利用Sagnac效應的旋轉角速度傳感器（光纖陀螺）等。這類傳感器的靈敏度很高。但由于須用特殊光纖及高精度檢測系統，因此成本很高。
