熱電偶測溫的根本原理是兩種不同成份的材質導體組成閉合回路，當兩端存在溫度梯度時，回路中就會有電流經過，此時兩端之間就存在電動勢--熱電動勢，這就是所謂的塞貝克效應（Seebeck effect）。兩種不同成份的均質導體為熱電極。

    溫度較高的一端為工作端，溫度較低的一端為自在端，自在端通常處于某個恒定的溫度下。依據熱電動勢與溫度的函數關系，制成熱電偶分度表；分度表是自在端溫度在0℃時的條件下得到的，不同的熱電偶具有不同的分度表。

    在熱電偶回路中接入第三種金屬資料時，只需該資料兩個接點的溫度相同，熱電偶所產生的熱電勢將堅持不變，即不受第三種金屬接入回路中的影響。因而，在熱電偶測溫時，可接入丈量儀表，測得熱電動勢后，即可曉得被測介質的溫度。

    熱電偶丈量溫度時請求其冷端（丈量端為熱端，經過引線與丈量電路銜接的端稱為冷端）的溫度堅持不變，其熱電勢大小才與丈量溫度呈一定的比例關系。若丈量時，冷端的（環境）溫度變化，將嚴重影響丈量的精確性。在冷端采取一定措施補償由于冷端溫度變化形成的影響稱為熱電偶的冷端補償正常。與丈量儀表銜接用專用補償導線。