两种不同成份的导体（称为热电偶丝材或热电极）两端接合成回路，当接合点的温度不同时，在回路中就会产生电动势，这种现象称为热电效应，而这种电动势称为热电势。热电偶就是利用这种原理进行温度测量的，其中，直接用作测量介质温度的一端叫做工作端（也称为测量端），另一端叫做冷端（也称为补偿 端）；冷端与显示仪表或配套仪表连接，显示仪表会指出热电偶所产生的热电势。
热电偶实际上是一种能量转换器，它将热能转换为电能，用所产生的热电势测量温度，对于热电偶的热电势，应注意如下几个问题：
1：热电偶的热电势是热电偶工作端的两端温度函数的差，而不是热电偶冷端与工作端，两端温度差的函数；
2：热电偶所产生的热电势的大小，当热电偶的材料是均匀时，与热电偶的长度和直径无关，只与热电偶材料的成份和两端的温差有关；
3：当热电偶的两个热电偶丝材料成份确定后，热电偶热电势的大小，只与热电偶的温度差有关；若热电偶冷端的温度保持一定，这进热电偶的热电势仅 是工作端温度的单值函数。将两种不同材料的导体或半导体A和B焊接起来，构成一个闭合回路，如图所示。当导体A和B的两个执着点1和2之间存在温差时，两 者之间便产生电动势，因而在回路中形成一个大小的电流,这种现象称为热电效应。热电偶就是利用这一效应来工作的。
温度是对物体样本中粒子平均动能的测量方式，其标准单位是“度”。温度可以通过不同方法进行测量，测量的成本和精确度也因此各不相同。热电偶就是其中一种常见的测量温度的传感器，因为热电偶相对而言价格便宜而且精确度高，并且其测量范围相对较宽。
每当两个不同的金属接触，接触点聚会产生一个以温度为函数的较低的空载电压，这就是热电效应。这个温差电压就是Seebeck电压，以1821年发现该现象的物理学家ThomasSeebeck命名。该电压相对于温度是非线性的，但是对于小范围内的变化温度可以近似的认为是线性的，或者：
式中，A和V是电压变化，S是Seebeck系数，而A和T是温度变化。
热电偶的类型有很多种，并且都根据美国国家标准学会（ANSI）公约规定，由大些字母注明其成分。例如，J型热电偶由一个铁制导体和一个铜镍合金导体构成。热电偶的其他类型包括B，E，K，N，R，S，和T。
