NO　x　is　one　of　dangerous　air　pollutants,　and　the　demands　for　reliable　sensors　to　detect　NO　x　are　extremely　urgent　recently.　Conventional　fluorite-phase　YSZ　used　for　NO　x　sensor　requires　higher　operating　temperature　to　obtain　desirable　oxygen　ion　conductivity.　In　this　work,　perovskite-phase　Na　0.5　Bi　0.5　TiO　3　(NBT)　oxygen　conductor　was　chosen　as　the　solid　electrolyte　to　fabricate　a　novel　highly　sensitive　NO　2　sensor　with　CuO　as　the　sensing　electrode　and　Pt　as　reference　electrode.　Na　dopped　Na　0.5　Bi　0.5　TiO　3　greatly　improved　the　sensing　performance　of　this　sensor.　The　optimal　sensor　based　on　Na　0.51　Bi　0.50　TiO　3-δ　exhibited　good　response-recovery　characteristics　to　NO　2　and　the　response　current　values　were　almost　linear　to　NO　2　concentrations　in　the　range　of　50-500　ppm　at　400-600　°C.　The　response　current　value　towards　NO　2　reached　maximum　11.23　μA　at　575　°C　and　the　value　on　NO　2　is　much　higher　than　other　gases　(CH　4　,　C　2　H　4　,　C　3　H　6　,　C　3　H　8　,　CO),　indicating　good　selectivity　for　detecting　NO　2　.　The　response　signals　of　the　sensor　were　slightly　affected　by　coexistent　O　2　varying　from　2　to　21　vol%　at　575　°C.　The　response　current　value　decreased　only　4.9%　over　2　months,　exhibiting　the　potential　application　in　motor　vehicles.　©　2017　The　Author(s).