Nguyên tắc củacặp nhiệt điệnphép đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng nhiệt điện. Nối hai vật dẫn hoặc chất bán dẫn khác nhau thành một vòng kín, khi nhiệt độ ở hai chỗ nối khác nhau thì trong vòng dây sẽ sinh ra thế nhiệt điện. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng nhiệt điện hay còn gọi là hiệu ứng Seebeck.
Thế năng nhiệt điện tạo ra trong vòng kín bao gồm hai loại thế điện; thế nhiệt điện và thế tiếp xúc. Thế nhiệt điện là hiệu điện thế được tạo ra bởi hai đầu của cùng một vật dẫn do nhiệt độ khác nhau. Các vật dẫn khác nhau có mật độ electron khác nhau, do đó chúng tạo ra các thế điện khác nhau. Điện thế tiếp xúc có nghĩa là khi hai dây dẫn khác nhau tiếp xúc.
Vì mật độ điện tử của chúng khác nhau, nên xảy ra một lượng khuếch tán điện tử nhất định. Khi chúng đạt đến trạng thái cân bằng nhất định, thế năng do điện thế tiếp xúc tạo thành phụ thuộc vào tính chất vật liệu của hai vật dẫn khác nhau và nhiệt độ của điểm tiếp xúc của chúng. Hiện tại,cặp nhiệt điệnđược sử dụng quốc tế có một tiêu chuẩn. Các cặp nhiệt điện được quy định quốc tế được chia thành tám bộ phận khác nhau, cụ thể là B, R, S, K, N, E, J và T, có thể đo nhiệt độ thấp. Nhiệt độ có nhiệt độ 270 độ C dưới 0 và có thể đạt mức cao nhất là 1800 độ C.
Trong số đó, B, R và S thuộc về chuỗi bạch kim củacặp nhiệt điện. Vì bạch kim là kim loại quý nên chúng còn được gọi là cặp nhiệt điện kim loại quý và những loại còn lại được gọi là cặp nhiệt điện kim loại giá rẻ. Có hai loại kết cấu cặp nhiệt điện, loại thông thường và loại bọc thép. Cặp nhiệt điện thông thường thường bao gồm nhiệt điện, ống cách điện, ống bảo dưỡng và hộp nối, trong khi cặp nhiệt điện bọc thép là sự kết hợp của dây cặp nhiệt điện, vật liệu cách điện và ống bảo dưỡng bằng kim loại sau khi lắp ráp, sau khi kéo thành một tổ hợp rắn chắc được hình thành bằng cách kéo căng.
