當(dāng)兩種不同的導(dǎo)體A和B組成閉合回路時(shí)，若兩端接點(diǎn)的溫度不同（分別為t0和t），則回路中將產(chǎn)生一個(gè)電動(dòng)勢(shì)（稱為熱電動(dòng)勢(shì)）,形成回路電流，這種裝置稱為熱電偶。該熱電動(dòng)勢(shì)是由接觸電動(dòng)勢(shì)和溫差電動(dòng)勢(shì)兩部分組成，其大小與兩導(dǎo)體的性質(zhì)和接點(diǎn)的溫度有關(guān)，這種現(xiàn)象稱塞貝克效應(yīng)，即熱電效應(yīng)。
組成熱電偶的兩根導(dǎo)體A和B稱為熱電極；焊接的一端稱為熱電偶的熱端（又稱測(cè)量端、工作端），熱端溫度用t表示；與導(dǎo)線連接的一端稱為熱電偶的冷端（又稱參考端、自由端），參考端的溫度t0通常是恒定的。
使用熱電偶測(cè)溫時(shí)，熱電偶的工作端一般要插入需要測(cè)溫的生產(chǎn)設(shè)備中；自由端置于生產(chǎn)設(shè)備外，并使其溫度恒定（如置于冰水混合液體中保持O°C），在自由端接人儀表以測(cè)其熱電動(dòng)勢(shì)。如果熱電偶兩端所處溫度不同，則測(cè)溫回潞中會(huì)產(chǎn)生熱電動(dòng)勢(shì)，其熱電動(dòng)勢(shì)的大小和方向只與熱電極材料的性質(zhì)和溫度有關(guān)，而與熱電極的粗細(xì)、長(zhǎng)短無關(guān)。在自由端溫度t0保持不變的情況下，用顯示儀表測(cè)得熱電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值后，便可知道測(cè)溫度溫度的大小。