熱電偶是一種溫度傳感元件。它直接測量溫度，將溫度信號轉換為熱電動勢信號，并通過電氣儀表（二次儀表）將其轉換為被測介質的溫度。熱電偶溫度測量的基本原理是兩個不同材料的導體形成一個閉合回路。當兩端都有溫度梯度時，就會有電流通過回路。此時，兩端之間存在電動勢——熱電電動勢，這就是所謂的塞貝克效應。當第三種金屬材料連接到熱電偶電路時，只要材料的兩個觸點的溫度相同，熱電偶產生的熱電勢將保持不變，也就是說，它不會受到連接到電路的第三種金屬的影響。因此，當熱電偶測量溫度時，可以連接測量儀器。測量熱電動勢后，可以知道被測介質的溫度。含有兩種不同成分的均勻導體是熱電電極。高溫端為工作端，低溫端為自由端。自由端通常處于恒定溫度。根據熱電動勢與溫度的函數關系，制作了熱電偶分度表；當自由端溫度為0℃時，得到分度表，不同的熱電偶有不同的分度表。
熱電偶溫度傳感器的工作原理兩端連接兩個具有不同組件的導體（稱為熱電偶絲或熱電極）以形成一個電路。當結的溫度不同時，電路中將產生電動勢。這種現象叫做熱電效應，這種電動勢叫做熱電勢。熱電偶利用這一原理測量溫度。直接用于測量介質溫度的一端稱為工作端（也稱為測量端），另一端稱為冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表將顯示熱電偶產生的熱電勢。