Los termopares funcionan al medir la diferencia de voltaje que surge entre dos conductores diferentes cuando estos conductores están expuestos a un diferencial de temperatura. El voltaje producido se mide mediante un circuito interno y se traduce a una temperatura.
Los termopares son ventajosos en cuanto a su asequibilidad, intercambiabilidad y utilización de conectores estandarizados de la industria. Dependiendo del tipo de materiales utilizados en la sonda y la configuración del circuito, los termopares pueden medir un amplio rango de temperaturas. Los termopares tampoco requieren una fuente de alimentación externa, lo que los hace más convenientes que otros tipos de termómetros digitales. La baja precisión y la capacidad de respuesta de los termopares limita su uso a aplicaciones industriales que no requieren un alto control.
Una unión entre dos conductores distintos da como resultado un potencial entre estos conductores. La magnitud de esta diferencia de voltaje es aproximadamente lineal con la temperatura. Se eligen aleaciones especiales para sondas de termopar para asegurar que el aumento de voltaje que acompaña a un aumento de temperatura sea repetible y predecible. Diferentes sondas, que contienen diferentes aleaciones, se utilizan para diferentes rangos de temperatura. Además de la linealidad de respuesta, la resistencia de los materiales de la sonda a la corrosión a alta temperatura también es importante. Los materiales también deben ser no reactivos entre sí a temperaturas elevadas. La formación de compuestos intermetálicos o aleaciones entre los materiales de la sonda a alta temperatura interfiere con la medición.
