差熱分析的基礎是在相對環境溫變化的條件下，將在一定實驗溫度下沒有任何化學反應和物理變化的穩定物質（對照物質）與等量未知物質進行比較。與同一環境中標準物質的溫度相比，未知物質的任何化學和物理變化必須顯示出暫時的升高或降低。減少是吸熱的，增加是放熱的。
當被測物體和參考物體的熱量相同時，由于其熱特性不同，它們的加熱條件必然不同。分析的目的可以通過測量它們之間的溫差來實現。以標準物質和樣品之間的溫差為縱坐標，以溫度為橫坐標得到的曲線稱為DTA曲線。在差熱分析中，為了反映這種巨大的溫差變化，使用了熱電熱電偶。它由兩種不同的金屬絲制成。通常采用鎳鉻合金或鉑銠熱電偶作為合金的適當截面，其兩端分別用電弧歧視法與兩段等厚度的鉑絲焊接，稱為溫差熱電偶。