Термоелектричний ефект пояснюється наявністю вільних електронів в металах електродів, число яких в одиниці об'єму для різних металів різне. Допустимо, що два провідника А і В з’єднані  між собою у двох спаях. Провідники А і В навиваються термоелектродами. Якщо у провіднику А більша кількість вільних електронів, електрони із металу А дифундують у метал В у більшій кількості ніж у зворотньому напряму. Електричне поле, яке виникає в місці з'єднання (спайці) двох металів, перешкоджає цій дифузії. При такому стані між провідниками А і В, у місці спаю виникає потенціал, величина якого залежить від температури спаю. Якщо обидва спаї будуть знаходитись при однакових температурах різниця потенціалів між ними буде дорівнювати нулю. Якщо температура у них різна – різниця потенціалів і відповідно ТЕРС буде пропорційна різниці температур спаїв. Якщо температуру одного спаю, який будемо називати холодним, ми будемо підтримувати 0оС, то по величині ТЕРС можна визначити при якій температурі знаходиться робочий (гарячий) спай термопари. Таким чином вимірювана температура визначається безпосередньо по градуювальній таблиці відповідного термоелектричного термометра.

      Найбільш поширено два способи підключення термопари до вимірювальних перетворювачів: простий і диференціальний (рис.2.25). У першому випадку вимірювальний перетворювач підключається безпосередньо до двох термоелектродів. У другому випадку використовуються два провідники з різними коефіцієнтами ТЕРС, спаяні в двох кінцях, а вимірювальний перетворювач включається в розрив один з провідників.

Для дистанційного підключення термопар використовуються подовжувальні або компенсаційні дроти. Подовжувальні дроти виготовляються з того ж матеріалу, що і термоелектроди, але можуть мати інший діаметр. Компенсаційні дроти використовуються в основному з термопарами з благородних металів і мають склад, відмінний від складу термоелектродов.

В відповідності з державними стандартами найбільше практичне використання одержали стандартні термоелектричні перетворювачі, термоелектроди яких виготовлені як із чистих матеріалів, так і сплавів: ХК –хромель-копель, ХА- хромель- алюмель, ПП –платинородій-платина і ін.

Статичні характеристики стандартних термоелектричних перетворювачів наведені на рис.2.13. Різні термоперетворювачі розвивають різні термо ЕРС при одній і тій же самій температурі і їх градуювальні характеристики індивідуальні для кожного типу. Тому при вимірюванні температури за допомогою термоелектричних перетворювачів необхідно додержуватись відповідних градуйовок як для термоперетворювача, так і для вимірювального приладу. 

Статичні характеристики стандартних термоелектричиних термоперетворювачів

Термопари під‘єнуються до спеціалізованих вторинних приладів: магнітоелектричного мілівольтметра й автоматичного потенціометра, шкала яких проградуюрована в оС, або до нормуючих перетворювачів, які перетворюють величину ТЕРС в уніфікований електричний сигнал.

 Крім того, вони можуть під‘єднуватись безпосередньо до спеціалізованих модулів промислових контролерів.

До переваг термоелектричних перетворювачів можливо віднести: можливість вимірювати високі значення температури, надійність, широкий діапазон вимірювань, високу точність, можливість передачі сигналу на відстань. 

В якості основного недоліку можна відмітити: суттєвий вплив зміни температури навколишнього середовища, де знаходяться вільні кінці (холодний спай), на точність вимірювання. У зв’язку з цим необхідно виконувати поправку або використовувати для підключення спеціальні компенсуючи проводи. Крім того необхідно пам’ятати що неможливо передавати сигнал ТЕРС на велику відстань за рахунок падіння напруги. У цьому випадку необхідно використовувати нормуючі перетворювачі.