差热分析的基础是在相对环境温变化的条件下，将在一定实验温度下没有任何化学反应和物理变化的稳定物质（对照物质）与等量未知物质进行比较。与同一环境中标准物质的温度相比，未知物质的任何化学和物理变化必须显示出暂时的升高或降低。减少是吸热的，增加是放热的。
当被测物体和参考物体的热量相同时，由于其热特性不同，它们的加热条件必然不同。分析的目的可以通过测量它们之间的温差来实现。以标准物质和样品之间的温差为纵坐标，以温度为横坐标得到的曲线称为DTA曲线。在差热分析中，为了反映这种巨大的温差变化，使用了热电热电偶。它由两种不同的金属丝制成。通常采用镍铬合金或铂铑热电偶作为合金的适当截面，其两端分别用电弧歧视法与两段等厚度的铂丝焊接，称为温差热电偶。