Fotoelektrik duman alarmının çalışma prensibi, kızılötesi tüp ile donatılmış dahili optik labirentini kullanmaktır. Çevre dumansız olduğunda, kızılötesi alıcı tüp, kızılötesi iletim tüpü tarafından yayılan kızılötesi ışığı alamaz. Duman optik labirent girdiğinde, alıcı tüp kızılötesi ışığı kırma ve yansıma yoluyla alır ve bir elektrik sinyaline dönüştürür. Algılama devresi elektrik sinyalini yükseltir ve konsantrasyon ayarlanan eşiğini aştığında bir alarm gönderir.
Yanan ateşle üretilen duman parçacıklarının hacmi nispeten büyüktür ve daha büyük duman partikülleri ışığı daha güçlü bir şekilde yayar. Bu durumda, fotoelektrik duman alarmı iyon duman alarmından önce alarm verecektir. Örneğin, bir evdeki yangın genellikle ilk aşamada çok fazla duman üretir. Bu tür yerlere bir fotoelektrik duman alarmı takmanız önerilir.