温度计通过测量物体热能变化来确定温度。水银温度计原理基于水银的热胀冷缩。因为水在4度时热胀冷也胀，而水银的膨胀系数较大，变化明显，所以水银温度计适合测量较高的温度。同样存在酒精温度计，适用于低温测量（约-78度至+110度）。

压力式温度计根据液体膨胀定律工作，即在体积不变的条件下，液体压力与温度呈线性关系。适用于气体、蒸汽压力与温度呈一定函数关系的测量。压力式温度计由充有感温介质的温包、传压元件（毛细管）及压力敏感元件（弹簧管）构成。

红外线测温计利用光学系统汇聚目标的红外辐射能量，红外能量聚焦在光电探测器上，转变为电信号，经换算为温度值。它由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。

热电偶温度计原理是将「电流计－铜线－铁线－铜线」串联成一个回路。铁线与铜线连接处形成两个「接合处」，若接合处温度不同，会产生电压。电流计可测量出流经铁线和铜线上的微弱电流。为使用热电偶作为温度计，需先进行校准，将一个接合处置于冰水中，另一个置于沸水中，记录电流强度，这便是100℃温差时的电流值。对两种已知金属导线而言，电流值与接合处温度差成正比，测量范围广泛（-200℃至1700℃），灵敏度极高。