Cặp nhiệt điện là một mạch vòng kín bao gồm hai dây kim loại khác nhau được hàn với nhau ở cả hai đầu. Khi một tồn tại sự chênh lệch nhiệt độ giữa hai điểm nối, nhiệt suất điện động (EMF) được tạo ra và dòng điện chảy trong mạch kín. Hướng và độ lớn của EMF được tạo ra phụ thuộc vào nhiệt độ của hai điểm nối và trên các vật liệu tạo nên cặp nhiệt điện, và không bị ảnh hưởng bởi kích thước hoặc chiều dài của dây cặp nhiệt điện.

Nhiệt độ có thể được đo bằng cách biết trước sự thay đổi của EMF theo sự thay đổi độ của nhiệt độ trong một khoảng thời gian nhất định cặp nhiệt điện.