Der Fototransistor basiert ebenso wie die Fotodiode auf dem Photoeffekt. Dieser Effekt bewirkt, dass sich die Eigenschaften einer Halbleiterstrecke bei Lichteinfall durch das Aufprallen von Photonen ändern. Es handelt sich dabei um die Kollektor-Basis-Strecke, die als Fotodiode fungiert und den Basisstrom für den Fototransistor erzeugt. Dieser wird von der Stromverstärkung des Transistors verstärkt.
Der Fototransistor hat dadurch gegenüber der Fotodiode eine wesentlich höhere Empfindlichkeit. Allerdings ist die Trägheit höher als die der Fotodiode, wodurch der Fototransistor nur bei Anwendungen mit niedriger Pulsfrequenz eingesetzt werden kann. Die Anstiegszeiten des Fototransistors liegen je nach Lastwiderstand zwischen 1 µs und 100 µs.
Die spektrale Empfindlichkeit ist vergleichbar der der Fotodiode, d.h. dass Fototransistoren aus Germanium ihr Maximum bei etwa 1.500 nm haben, solche aus Silizium bei etwa 800 nm. Beide Wellenlängen liegen im Infrarotbereich und damit oberhalb der sichtbaren Wellenlängen. Die Empfindlichkeitskurve ist abhängig davon aus welchem Material das Transistorgehäuse besteht. Ein transparentes Gehäuse hat eine breitere Empfindlichkeitskurve als ein schwarzes Epoxy-Gehäuse. Die maximale Empfindlichkeit liegt bei Infrarot im Wellenlängenbereich bei ca. 850 nm.