為了更好地理解如何測量熱電偶，我們必須首先了解熱電偶的工作原理。本文的一部分將解釋熱電偶的基本原理，后面的部分將解釋如何實現熱電偶和儀器之間的連接以及如何測量溫度。
如果熱電偶的塞貝克電壓直接連接到測量系統，當它連接到測量系統時，會產生額外的溫差電路。因此，不能通過簡單地連接電壓表或其他測量系統來測量
溫度是物體樣本中粒子平均動能的量度，其標準單位為“度”。溫度可以用不同的方法測量，因此測量的成本和各不相同。熱電偶是常用的溫度傳感器之一，因為熱電偶相對便宜、準確，而且測量范圍相對較寬。
當兩種不同的金屬接觸時，接觸點將產生較低的空載電壓，作為溫度的函數，這就是熱電效應。這個微分電壓就是塞貝克電壓，以1821年發現這種現象的物理學家托馬斯·塞貝克的名字命名。電壓相對于溫度是非線性的，但對于小范圍的溫度變化，它可以近似地視為線性。
熱電偶有很多種，它們的組成用大號字母表示。例如，J型熱電偶由鐵導體和銅鎳合金導體組成。其他類型的熱電偶包括B、e、K、N、R、s和t。
熱電偶需要一個特定的溫度基準，以補償冷端造成的誤差。常用的方法是使用可直接讀取的溫度傳感器測量參考端子溫度，并減去寄生端子電壓分量。這種處理方法稱為冷端補償，它可以利用一些熱電偶的特性簡化冷端補償的計算。
利用金屬過渡層熱電偶定律等假設可知，電壓數據采集系統的測量僅取決于熱電偶類型、被測端電壓和冷端溫度。測量的電壓與測量導線和冷端J2和J3的電壓分量無關。