Hai dây dẫn có thành phần khác nhau (gọi là dây cặp nhiệt điện hoặc điện cực nhiệt) được nối ở cả hai đầu để tạo thành một mạch điện. Khi nhiệt độ của hai điểm nối khác nhau, một suất điện động sẽ được tạo ra trong mạch. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhiệt điện, và suất điện động này được gọi là thế nhiệt điện. Cặp nhiệt điện sử dụng nguyên lý này để đo nhiệt độ. Đầu được sử dụng trực tiếp để đo nhiệt độ của môi trường được gọi là đầu làm việc (còn gọi là đầu đo) và đầu còn lại được gọi là đầu lạnh (còn gọi là đầu bù). Đầu lạnh được kết nối với thiết bị hiển thị hoặc thiết bị phù hợp, biểu thị điện thế nhiệt điện do cặp nhiệt điện tạo ra.
Cặp nhiệt điện về cơ bản là một bộ chuyển đổi năng lượng chuyển đổi năng lượng nhiệt thành năng lượng điện, sử dụng tiềm năng nhiệt điện được tạo ra để đo nhiệt độ. Những điểm sau đây cần lưu ý liên quan đến tiềm năng nhiệt điện của cặp nhiệt điện:
1. Hiệu suất nhiệt điện của cặp nhiệt điện là hàm số chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu đầu làm việc của cặp nhiệt điện, không phải là hàm số chênh lệch nhiệt độ giữa đầu lạnh và đầu làm việc;
2. Độ lớn của điện thế nhiệt do cặp nhiệt điện tạo ra, khi vật liệu cặp nhiệt điện đồng nhất, không phụ thuộc vào chiều dài và đường kính của cặp nhiệt điện và chỉ liên quan đến thành phần của vật liệu cặp nhiệt điện và chênh lệch nhiệt độ giữa hai đầu;
3. Sau khi xác định được vật liệu của hai dây cặp nhiệt điện, độ lớn thế năng nhiệt điện của cặp nhiệt điện chỉ liên quan đến chênh lệch nhiệt độ của cặp nhiệt điện. Nếu nhiệt độ của đầu lạnh của cặp nhiệt điện được giữ không đổi thì thế nhiệt điện của cặp nhiệt điện là một hàm-có giá trị duy nhất của nhiệt độ đầu làm việc. Hai dây dẫn hoặc chất bán dẫn A và B có chất liệu khác nhau được hàn lại với nhau tạo thành một mạch kín. Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm nối 1 và 2 của dây dẫn A và B, một suất điện động được tạo ra giữa chúng, do đó tạo thành dòng điện trong mạch. Cặp nhiệt điện hoạt động bằng cách sử dụng hiệu ứng này.
