其原理根据温度传感器的类型而不同。热电偶是一种温度传感器，其测量温度的原理是基于塞贝克效应。塞贝克效应是指当异种金属的一端连接在一起时，由于连接端和开口端之间的温差而产生热电动势的现象。热电偶是由具有高且稳定的热电动势的金属组合而成，在工业上被广泛使用。
采用铂电阻的温度传感器可以利用金属的电阻与温度具有固定关系的现象来测量温度。铂不仅具有较高的电阻温度系数和良好的线性，而且性能稳定，能在很宽的温度范围内保持其特性。
热敏电阻型温度传感器是一种利用电阻值随温度变化而发生较大变化的电阻器的温度传感器，就像铂电阻一样。但与铂相比，它不是线性的，在低温下具有高电阻，在高温下具有低电阻，因此它是非线性的。