熱電偶溫度測量必須由熱電偶、連接線和顯示儀表組成。簡單的熱電偶溫度測量圖。熱電偶溫度計、熱電偶芯和測溫熱電偶線示意圖。如果加熱熱電偶的熱端，使冷端和熱端的溫度不同，熱電偶回路中將產生熱電勢。這種物理現象稱為熱電現象（即熱電效應）。熱電偶回路中產生的電勢由溫差電勢和接觸電勢組成。接觸電勢：是兩個不同電子密度的導體相互接觸時產生的一種熱電勢。當兩個不同的導體A和B接觸時，假設導體A和B的電子密度分別為Na和Nb且Na>Nb，則兩個導體接觸面上兩個方向的電子擴散率不同，從導體a擴散到導體B的電子數比從導體B擴散到導體a的電子數多。導體a失去電子并顯示正電荷，而導體B獲得電子并顯示負電荷。因此，在兩個導體a和B的接觸面上形成從a到B的靜電場。該電場將阻礙擴散運動的繼續，加速電子在相反方向的運動，增加從B到a的電子數，然后達到動態平衡狀態。此時，a和B之間也會形成一個電位差，稱為接觸電位。該電勢僅與兩個導體特性之間接觸點的溫度有關。當兩個導體的材料確定時，接觸電勢僅與接觸溫度有關。溫度越高，導體中的電子越活躍，從導體a擴散到導體B的電子越多，接觸表面產生的電動勢越大，即接觸電勢越大。