Viene convertito in un segnale di forza termoelettromotrice e convertito nella temperatura del mezzo misurato tramite uno strumento elettrico (strumento secondario). Il principio di base della misurazione della temperatura della termocoppia è che due conduttori di componenti diversi formano un anello chiuso. Quando c'è un gradiente di temperatura ad entrambe le estremità, una corrente scorrerà attraverso il circuito. In questo momento, ci sarà una forza elettromotrice-forza termoelettromotrice tra le due estremità. Questo è il cosiddetto effetto Seebeck. Due conduttori omogenei con diverse composizioni sono termoelettrodi, l'estremità con una temperatura più alta è l'estremità di lavoro, l'estremità con una temperatura più bassa è l'estremità libera e l'estremità libera è solitamente ad una certa temperatura costante. In base alla relazione funzionale tra forza termoelettromotrice e temperatura, viene realizzata una tabella degli indici delle termocoppie; la tabella degli indici si ottiene quando la temperatura dell'estremità libera è a 0 e diverse termocoppie hanno tabelle degli indici diverse.
Quando il terzo materiale metallico è collegato nel circuito della termocoppia, finché la temperatura delle due giunzioni del materiale è la stessa, il potenziale termoelettrico generato dalla termocoppia rimarrà invariato, cioè non sarà influenzato dal terzo metallo nel circuito. Pertanto, quando la termocoppia misura la temperatura, è possibile collegare lo strumento di misura e, dopo aver misurato la forza termoelettromotrice, è possibile conoscere la temperatura del mezzo misurato.
