两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
1：热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端两端温度函数的差；
2：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
由于不同金属自由电子的气密度不一样，在焊接处两种金属中的自由电子相互扩散出现差异，致使两金属接触处出现一个电势差，此为接触电动势。
接触电动势除了与两种金属性质有关外还与温度有关，在温度相同的情况下，两接头处电动势数值相等，方向相反，总电动势为零。如果两接头处温度不同，两电动势数值不同，总电动势就不为零，闭合电路就会出现电流，这种由温差引起的电流叫做温差电流。
用温差电偶测量温度的方法是：令一个接头的温度已知，另一接头插入待测温度的物体中，测出电偶内出现的温差电流，便可推知被测温度。两种不同金属焊接成的闭合电路叫做热电偶。
