熱電偶根據熱電效應將感應溫度信號轉換為毫伏信號，然后通過補償線將其傳輸至溫度顯示（控制）儀表。通過顯示儀表的轉換電路，熱電偶感應的溫度毫伏信號以攝氏度的形式直觀顯示，而不是顯示毫伏值。因此，熱電偶也被稱為溫度傳感器或一次溫度測量儀器。為了將溫度信號引入更的控制系統，在使用過程中有時需要將毫伏信號轉換為標準電流信號（即溫度變送器），以適應多個儀表的公共信號，實現各種控制目的。
經過多年的發展，熱電偶測溫技術已經相當成熟。原則上，熱電偶可以解決直接溫度測量的所有問題。它們僅用于2000°C左右的高溫測試，因其成本高而被間接溫度測量儀器取代，在0~600°C范圍內，因其低而被熱阻取代，此外，雙金屬溫度計，壓力溫度計和玻璃溫度計用于取代需要在0~600°C范圍內現場顯示的溫度計，無需電源和遠程傳輸。