温度計に使われるセンサーには様々な種類がありますが、産業界で最も使用されているのが熱電対です。熱電対は、ゼーベック効果と呼ばれる現象を利用して温度を計測する温度計センサーで、シンプルな構造なので安価、応答が早い、測定範囲が広いといった特徴があります。ゼーベック効果とは、2種類の異なる金属線を接合して1つの回路を構成し、各接合部に温度差を与えると起電力が発生するという現象です。この温度差によって発生する起電力は熱起電力と呼ばれますが、熱起電力は温度差に比例して大きくなるという特徴があります。
加えて、発生する熱起電力は温度差のみに左右され、金属線の太さや長さには影響をうけません。また、1℃の温度変化によって発生する起電力は金属の種類によって異なりますが、金属線同士の接点のうち片方を対象物に接触させ、温度差によって生じた熱起電力を計測器で測定することで、対象物の温度を測るのが熱電対温度計センサーとなります。また、計測器での起電力の測り方は、大きく冷接点補償と基準接点補償の2種類があります。冷接点補償は、計測器側の接点（基準接点）を氷水などで0℃に保ち、発生した熱起電力を測定して温度に換算する方式です。
一方の基準接点補償は、基準接点の気温を測定し、0℃を基準とする熱起電力に加算することで、対象物の温度を測定する方式となります。なお、計測中に基準接点を0℃に維持するのは非常に難しいので、実際には基準接点補償の機能がついた計測器を用いるのが一般的です。