由于熱電偶本身是溫度傳感元件和主要儀器，它可以直接測(cè)量溫度，并有效地將溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換為熱電動(dòng)勢(shì)信號(hào)，然后使用電氣儀器將其轉(zhuǎn)換為被測(cè)介質(zhì)的溫度。熱電偶測(cè)溫的主要原理是將兩個(gè)材料完全不同的導(dǎo)體組合成一個(gè)閉合回路。當(dāng)兩端之間存在溫度梯度時(shí)，電流將通過(guò)回路。此時(shí)，兩端都會(huì)有電動(dòng)勢(shì)，這就是我們通常所說(shuō)的熱電電動(dòng)勢(shì)，也就是專業(yè)術(shù)語(yǔ)中的塞貝克效應(yīng)。
兩個(gè)部件完全不同的導(dǎo)體屬于熱電極。工作端在高溫端，自由端在低溫端。在正常情況下，自由端處于恒定溫度。根據(jù)熱電動(dòng)勢(shì)與溫度的函數(shù)關(guān)系，制作了熱電偶分度表，但分度表必須在自由端為零的條件下得到，不同熱電偶得到的分度表也不同。第三種金屬的材料可以直接連接到熱電偶的回路。當(dāng)該材料的兩個(gè)觸點(diǎn)處于相同溫度時(shí)，熱電偶產(chǎn)生的熱電勢(shì)也將保持不變，這意味著回路不會(huì)因第三種金屬的連接而改變。然后，在測(cè)量熱電偶溫度時(shí)，可以直接連接測(cè)量?jī)x器，測(cè)量熱電動(dòng)勢(shì)后，終可以得到被測(cè)介質(zhì)的不同溫度。