Cặp nhiệt điện là hai thành phần khác nhau của dây dẫn ở cả hai đầu hàn, hình thành vòng lặp, đầu đo nhiệt độ trực tiếp được gọi là đầu đo, đầu nối được gọi là đầu tham chiếu. Khi có sự khác biệt về nhiệt độ ở đầu đo và tham chiếu, dòng nhiệt sẽ được tạo ra trong vòng lặp, kết nối với đồng hồ hiển thị, trên đồng hồ sẽ chỉ ra giá trị nhiệt độ tương ứng với tiềm năng nhiệt do cặp nhiệt điện tạo ra. Đặc tính nhiệt điện là một đặc tính phổ biến của vật chất, nhưng chỉ có đường cong mối quan hệ giữa tiềm năng nhiệt và nhiệt độ là tuyến tính tốt, ổn định tốt, lặp lại tốt, tỷ lệ tiềm năng nhiệt lớn, dễ tiêu chuẩn hóa, tài nguyên vật liệu phong phú, dễ tinh chế và chống ăn mòn tốt một cặp dây dẫn kim loại có thể trở thành vật liệu sản xuất cặp nhiệt điện. Dụng cụ đo nhiệt độ trường được sử dụng rộng rãi nhất theo kiểu cặp nhiệt điện.