Le type de thermomètre le plus courant utilise un liquide, tel que du mercure ou de l'alcool, qui se dilate à mesure qu'il se réchauffe. Le liquide est contenu dans un tube en verre à alésage étroit et la dilatation du liquide fait monter ou baisser le niveau du liquide dans le tube. La hauteur de la colonne de liquide est calibrée pour indiquer la température.
D'autres types de thermomètres utilisent des propriétés physiques différentes pour mesurer la température. Par exemple, un thermocouple utilise l’effet Seebeck, qui est la génération d’une tension lorsque deux métaux différents sont joints et chauffés. La tension est proportionnelle à la différence de température entre les deux métaux.
Les thermomètres à résistance utilisent le fait que la résistance électrique d'un matériau change avec la température. La résistance d’un semi-conducteur, par exemple, augmente avec la température. Un thermomètre à résistance utilise un semi-conducteur pour détecter la température et le changement de résistance est converti en tension.
Les thermomètres numériques utilisent un capteur pour convertir la température directement en signal électrique. Le signal est ensuite traité par un microcontrôleur pour afficher la température sur un affichage numérique.
Quel que soit le type de thermomètre, le principe de base est le même :mesurer une propriété physique qui change avec la température et calibrer la mesure pour indiquer la température.