热电偶是温度测量仪器中常用的测温元件。它直接测量温度，并将温度信号转换成热电动势信号，再通过电气仪表(二次仪表)转换成被测介质的温度。各种热电偶的外观往往因需要而不同，但它们的基本结构大致相同，通常由热电极、绝缘套管保护管和接线盒等主要部件组成，通常与显示仪表、记录仪表和电子调节器配套使用。
当有两种不同的导体或半导体A和B,形成一个循环,它的两端连接到对方,只要两个节点的温度是不同的,一端温度T,称为工作端或热端,另一端温度T0,称为自由端(也称为参考)或冷端,线圈将产生电动势，电动势的方向和大小与导体的材料和两个触点的温度有关。这种现象称为“热电效应”。两个导体之间的电路称为“热电偶”。这两个导体称为“热电极”，产生的电动势称为“热电动势”。
温差电动势由两根导体的接触电动势和一根导体的温差电动势两部分组成。
热电偶测温的基本原理是两种不同材料的导体组件形成闭合回路,当两端存在温度梯度时,会有一个电流回路,此时有电动势之间的两端——热电动势,这就是所谓的塞贝克效应。两种不同组分的均质导体为热电极，温度较高的一端为工作端，温度较低的一端为自由端，自由端通常处于恒温状态。