最常见的水银温度计的工作原理是利用水银的热涨冷缩。因为水银的膨胀系数比较大，变化较明显，适合测量较高的温度，测量范围约为15度至300度。酒精温度计适合测量低温，测量范围约为-78度至110度，另外还有煤油温度计，都是利用液体的热胀冷缩来测量的。
红外线测温计是用红外线接收器作为传感器，任何物体都会有红外线辐射，温度越高辐射越大，感应到的辐射经过计算显示出数字。
工业上用的压力式温度计是由充有感温介质的温包、传压元件及压力敏感元件组成的。工作原理是：一定质量的液体，在体积不变的条件下，液体的压力与温度呈线形。
大部分温度计的设计依据都是利用固体、液体、气体受到温度的影响从而产生热胀冷缩的现象；或者在定容条件下，气体或蒸气压强因区别温度而变换；热电效应的作用；电阻随温度的变换而变换；热辐射的影响等等。
总的来说，一切物质的任一物理属性，只要它随温度的改变而发生单调的、显著的变换，都可以用来标志温度而做成温度计。
