אמפרומטריה היא טכניקה נפוצה למדידת ריכוז של אנליטים מסוימים בתמיסה על ידי ניטור הזרם החשמלי הנוצר במהלך תגובה אלקטרוכימית. הטכניקה כוללת החלת פוטנציאל קבוע בין אלקטרודה עובדת לאלקטרודת ייחוס כדי למדוד את הזרם הנוצר, שהוא פרופורציונלי לריכוז האנליט. אלקטרודת החמצן של קלארק פועלת על פי עקרון זה של אמפרומטריה. היא כוללת קתודה ואנודה הסגורות בתוך ממברנה חדירה לגזים. בדרך כלל, הקתודה עשויה פלטינה או זהב, והאנודה עשויה כסף. כאשר מוחל פוטנציאל בין הקתודה לאנודה, מולקולות חמצן עוברות דרך הממברנה החדירה לגזים ומתחזרות על פני הקתודה, תוך יצירת זרם. זרם זה פרופורציונלי לריכוז החמצן המומס בדגימה.

אמפרומטריה משמשת באופן נרחב לניטור רמות הגלוקוז בדם. גישה ביוסנסורית מיושמת בחיישנים אמפרומטריים של גלוקוז בדם. החיישן כולל אלקטרודה מפלטינה או זהב שעליה מוצמדת האנזים גלוקוז אוקסידאז. גלוקוז אוקסידאז מזרז את חמצון הגלוקוז ליצירת חומצה גלוקונית ומי חמצן. החיישן האמפרומטרי מחיל פוטנציאל בין האלקטרודה העובדת המצופה באנזים לבין אלקטרודת ייחוס. כאשר גלוקוז נוכח בדגימת הדם, הוא מגיב עם האנזים המוצמד ליצירת מי חמצן. מי החמצן המיוצרים עוברים חמצון אלקטרוכימי באלקטרודה העובדת, מה שמוביל ליצירת זרם מדיד. גודל הזרם המושרה פרופורציונלי ישירות לריכוז הגלוקוז בדגימת הדם.