兩種不同成份的導體（稱為熱電偶絲材或熱電）兩端接合成回路，當接合點的溫度不同時，在回路中就會產生電動勢，這種現象稱為熱電效應，而這種電動勢稱為熱電勢。熱電偶就是利用這種原理進行溫度測量的，其中，直接用作測量介質溫度的一端叫做工作端（也稱為測量端），另一端叫做冷端（也稱為補償端）；冷端與顯示儀表或配套儀表連接，顯示儀表會指出熱電偶所產生的熱電勢。

  熱電偶實際上是一種能量轉換器，它將熱能轉換為電能，用所產生的熱電勢測量溫度，對于熱電偶的熱電勢，應注意如下幾個問題：

  1：熱電偶的熱電勢是熱電偶工作端的兩端溫度函數的差，而不是熱電偶冷端與工作端，兩端溫度差的函數；

  2：熱電偶所產生的熱電勢的大小，當熱電偶的材料是均勻時，與熱電偶的長度和直徑無關，只與熱電偶材料的成份和兩端的溫差有關；

  溫度是對物體樣本中粒子平均動能的測量方式，其標準單位是“度”。溫度可以通過不同方法進行測量，測量的成本和精石角度也因此各不相同。熱電偶就是其中一種常見的測量溫度的傳感器，因為熱電偶相對而言價格而且精石角度高，并且其測量范圍相對較寬。
  每當兩個不同的金屬接觸，接觸點聚會產生一個以溫度為函數的較低的空載電壓，這就是熱電效應。這個溫差電壓就是Seebeck電壓，以1821年發現該現象的物理學家ThomasSeebeck命名。該電壓相對于溫度是非線性的，但是對于小范圍內的變化溫度可以近似的認為是線性的，或者：

  式中，A和V是電壓變化，S是Seebeck系數，而A和T是溫度變化。
  熱電偶的類型有很多種，并且都根據美國標準學會（ANSI）公約規定，由大些字母注明其成分。例如，J型熱電偶由一個鐵制導體和一個銅鎳合金導體構成。熱電偶的其他類型包括B，E，K，N，R，S，和T。