兩種不同材質的導體，如在某點相連接，對這個連接點加熱，在它們不加熱的部位就會出現電位差。這個電位差的數值與不加熱部位測量點的溫度有關，和這兩種導體的材質有關。這種現象可以在很寬的溫度范圍內出現，如果精確測量這個電位差，再測出不加熱部位的環境溫度，就可以準確知道加熱點的溫度。由于它必須有兩種不同材質的導體，所以稱之為“熱電偶"。不同材質制成的熱電偶適用于不同的溫度范圍，它們的靈敏度也各不相同。

熱電偶的主要特性如下:

①穩定性。指熱電偶的熱電特性隨時間變化小。

②不均勻性。指熱電極的不均勻程度,所引起的附加熱電勢的大小,取決于沿熱電極長度的溫度梯度分布狀態`材料的不均勻形式和不均勻程度以及熱電偶在溫度場中所處的位置。不均勻性會降低測溫的準確度,影響熱電偶的穩定性和互換性。造成不均勻性因有雜質分布不均,成分偏析、局部表面金屬的揮發和氧化、局部的腐蝕和于污、應力分布不均勻和晶體結構不均勻等。

③熱惰性。指被測介質從某一溫度躍遷到另一溫度時,熱電偶測量端的溫度上升到整個躍遷的63. 2%所需的時間。