根据光纤传感器运用的不同原理，其可被细分为四大类别。每一类别都具有各自特有的特性和优劣之处，而这些基于不同原理的光纤传感器则可以用于测量各种参数。
第一类：强度调制型光纤传感器
此类传感器通过被测对象的变化引起敏感元件的折射率、吸收或反射等参数的变动，进而导致光强度的变化，实现敏感测量。它运用了光纤的微弯曲损失、物质吸收特性、振动膜和液晶的反射光强度变化等原理，可以构成压力、振动、温度、位移、气体等多种强度调制型光纤传感器。
其优点在于结构简单，易于实现，成本相对低廉。它容易受到光源强度波动和连接器损耗变化的影响。
第二类：偏振调制光纤传感器
偏振调制光纤传感器是一种利用光偏振态变化来传递被测物体信息的传感器。例如，电流和磁场传感器利用了光在磁场中传播的法拉第效应；电场和电压传感器则利用了光在压电晶体中传播的泡沫效应。还有由物质的光弹效应构成的压力、振动或声传感器，以及温度、压力、振动等多种类型的传感器。
此类型传感器的优点在于可以避免光源强度变化的影响，因此具有较高的灵敏度。它的实现较为复杂。
第三类：调频光纤传感器
调频光纤传感器主要利用单色光反被测物体上后，通过光的频率变化来实现测量。它可以监测如光纤速度、流速、振动、压力、加速度等多种参数。还有用于测量气体浓度和大气污染的气体传感器，以及利用光发光的温度传感器等。
调频光纤传感器的优点在于易于实现且成本较低。其灵敏度相对较低。
第四类：相位调制光纤传感器
相位调制光纤传感器的基本原理是利用被测对象对敏感元件的影响，改变敏感元件的折射率或传播常数，从而导致光的相位变化。通过检测两束单色光产生的干涉条纹的变化量，可以确定光的相位变化量，从而获取被测对象的信息。这类传感器常用于声、压力或振动的检测，以及电流和磁场的测量等。
尽管这种传感器的灵敏度极高，但需要特殊的光纤和高精度的检测系统，因此成本较高。