다른 금속을 접합하여 양단의 온도차에 의해 발생되는 기전력을 이용한다.

온도차에 의해 발생되는 열기전력 현상을 톰슨효과(Thomson effect)라 한다.

백금로듐과 백금의 이종재를 결합하면 섭씨 1000도 이상에서도 사용할 수 있다.

열전온도계는 저항온도계와 달리 전원이 필요 없다.