Termopara to dwa druty wykonane z różnych materiałów, zgrzane ze sobą na jednym końcu. To złącze jest umieszczane w miejscu pomiaru, drugie jest utrzymywane w stałej temperaturze odniesienia (np. mieszanina wody z lodem).
Pod wpływem różnicy temperatur między złączami (pomiarowym i odniesienia) powstaje różnica potencjałów (siła elektromotoryczna), zwana w tym przypadku siłą termoelektryczną, proporcjonalną do różnicy temperatur.