Le termocoppie funzionano misurando la differenza di tensione che si crea tra due conduttori dissimili quando questi conduttori sono esposti a un differenziale di temperatura. La tensione prodotta viene misurata da un circuito interno e tradotta in una temperatura.
Le termocoppie sono vantaggiose per convenienza, intercambiabilità e utilizzo di connettori standardizzati. A seconda del tipo di materiali utilizzati nella sonda e della configurazione del circuito, le termocoppie possono misurare un ampio intervallo di temperature. Le termocoppie non richiedono alcuna fonte di alimentazione esterna, rendendole più convenienti rispetto ad altri tipi di termometri digitali. La bassa accuratezza e la reattività delle termocoppie ne limitano l'utilizzo alle applicazioni industriali che non richiedono un'alta controllabilità.
Una giunzione tra due conduttori diversi equivale a un potenziale tra questi conduttori. L'entità di questa differenza di tensione è approssimativamente lineare con la temperatura. Le leghe speciali vengono scelte per le sonde a termocoppia per garantire che l'aumento della tensione che accompagna un aumento di temperatura sia ripetibile e prevedibile. Diverse sonde, contenenti diverse leghe, vengono utilizzate per diversi intervalli di temperatura. Oltre alla linearità della risposta, è importante anche la resistenza dei materiali della sonda alla corrosione ad alta temperatura. I materiali devono anche essere non reattivi l'uno con l'altro a temperature elevate. La formazione di composti intermetallici o leghe tra i materiali della sonda ad alta temperatura interferisce con la misurazione.
