热电偶的作用原理，是两种不同成份的导体两端接合成回路时，当两接合点温度不同时，就会在回路内产生热电流，如果热电偶的工作端与参比端存有温度差时，显示仪表将会指示出热电偶产生的热电动势所对应的温度值。
热电偶的热电动势将随着测量端温度升高而增长，它的大小只与热电偶材料和两端的温度有关，与热电极的长度，直径无关。
各种热电偶的外形常因需要而极不相同，但是它们的基本结构却大致相同，通常由热电极、绝缘套管、保护管和接线盒等主要部分组成。