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。溫度測量的基本原理是，材料導體的兩個不同組件構成一個閉合回路。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。