其原理根據溫度傳感器的類型而不同。熱電偶是一種溫度傳感器，其測量溫度的原理是基于塞貝克效應。塞貝克效應是指當異種金屬的一端連接在一起時，由于連接端和開口端之間的溫差而產生熱電動勢的現象。熱電偶是由具有高且穩定的熱電動勢的金屬組合而成，在工業上被廣泛使用。

采用鉑電阻的溫度傳感器可以利用金屬的電阻與溫度具有固定關系的現象來測量溫度。鉑不僅具有較高的電阻溫度系數和良好的線性，而且性能穩定，能在很寬的溫度范圍內保持其特性。

熱敏電阻型溫度傳感器是一種利用電阻值隨溫度變化而發生較大變化的電阻器的溫度傳感器，就像鉑電阻一樣。但與鉑相比，它不是線性的，在低溫下具有高電阻，在高溫下具有低電阻，因此它是非線性的。