原則熱電偶溫度測量基於熱電效應。將兩個不同的導體或半導體連接成一個閉合迴路，當兩個結點的溫度不同時，迴路中就會產生熱電勢。這種現象稱為熱釋電效應，也稱為塞貝克效應。
閉環中產生的熱電勢由兩種電勢組成；熱電勢和接觸電勢。熱電勢是指同一導體兩端因溫度不同而產生的電勢。不同的導體具有不同的電子密度，因此它們產生不同的電勢。接觸電位是指當兩個不同的導體接觸時。
由於它們的電子密度不同，會發生一定量的電子擴散。當它們達到一定的平衡時，接觸電位形成的電位取決於兩種不同導體的材料特性及其接觸點的溫度。目前，該熱電偶國際上使用的都有一個標準。國際通用的熱電偶分為B、R、S、K、N、E、J、T八個不同的檔次，可以測量低溫。它的溫度在零以下 270 攝氏度，最高可達 1800 攝氏度。
其中B、R、S屬於鉑金系列熱電偶.由於鉑金是貴金屬，所以又稱為貴金屬熱電偶，其餘的稱為低價金屬熱電偶。熱電偶結構有普通型和鎧裝型兩種。普通熱電偶一般由熱電偶、絕緣管、維護套管和接線盒組成，而鎧裝熱電偶是由熱電偶導線、絕緣材料和金屬維護套管組裝後，經過拉拔拉伸形成的牢固組合。
