El sensor de lluvia trabaja basado en la ley física de la refracción y/o deflexión de la luz. Esto quiere decir que, el sensor de lluvia funciona mediante unos diodos luminosos alojados en el interior del espejo retrovisor que emiten una luz infrarroja invisible, que es reflejada por la superficie exterior del parabrisas y medida por fotodiodos. Si la luz vuelve al fotodiodo como salió originalmente (sin cambios), significa que el parabrisas está seco y por lo tanto no activa las plumillas. Pero si hay presencia de agua sobre el parabrisas, se refracta la luz emitida y activa el funcionamiento para comenzar a limpiar el cristal.
En función del agua detectada, se activarán las plumillas con mayor o menor rapidez, e incluso en algunos autos de marca Premium, además de activar el funcionamiento y velocidad del limpiaparabrisas, se cerrarán las ventanillas y el sunroof si está programado para eso. El sistema lleva además, sensores para detectar la luz ambiental, y de esa manera adecuar tanto la velocidad de los limpiaparabrisas en la noche, como para poder distinguir zonas con mayor penumbra que hace necesario encender las luces.