Mit Hilfe von Sensoren kann der NXT Eigenschaften der Umgebung messen und auf diese entsprechend reagieren. Der Stein verfügt über vier Sensor-Eingänge (beschriftet "1" bis "4"). Dabei ist der vierte Eingang eine high-speed Schnittstelle, nach IEC 61158 Type 4.

Neben den offiziellen Sensoren von Lego gibt es auch eine Vielzahl von Sensoren, die von Drittanbietern hergestellt werden.