Zasada pracy fotoelektrycznego alarmu dymu jest użycie wewnętrznego labiryntu optycznego, wyposażonego w rurkę podczerwieni. Gdy środowisko jest bezdymne, rurka odbiorcza podczerwieni nie może odbierać światła podczerwieni emitowanego przez rurkę nadawczą w podczerwieni. Gdy dym wchodzi do labiryntu optycznego, rurka odbierająca odbiera światło w podczerwieni poprzez załamanie i odbicie i przekształca go w sygnał elektryczny. Obwód wykrywania wzmacnia sygnał elektryczny i wysyła alarm, gdy stężenie przekroczy próg ustawiony.
Objętość cząstek dymu wytwarzanych przez tlący się ogień jest stosunkowo duży, a większe cząstki dymu rozpraszają światło silniej. W takim przypadku alarm dymny fotoelektryczny alarmuje przed alarmem dymu jonowego. Na przykład pożar w domu zwykle wytwarza dużo dymu na początkowym etapie. W takich miejscach zaleca się zainstalowanie fotoelektrycznego alarmu dymu.