由两种不同的导体A和B串联成一个闭合回路(如下图所示)，如果接点1和接点2出现温差，在回路中就会有热电势产生。接点1使用焊接的方法连在一起的，测温时将其放于被测温场中，并称其为测量端、热端或工作端。接点2通常要求恒定在某一温度，并称其为冷端、参比端或自由端。热电偶产生的温差热电偶E_AB(t，t₀)是由两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的。用下式表示： 
   
E_AB(t，t₀)=E_AB(t)-E_A(t，t₀)+E_B(t，t₀)-E_AB(t₀)，公式中E_AB(t)、E_AB(t₀)为温度分别为t、t₀时A、B之间的接触电动势；E_A(t，t₀)、E_B(t，t₀)为A、B电极在两端温度分别为t、t₀时各自产生的温差电动势。

令 e_AB(t)=E_AB(t)-E_A(t，t₀)
    e_AB(t₀)=E_AB(t₀)-E_B(t，t₀)
则 E_AB(t，t₀)=e_AB(t)-e_AB(t₀)
上式说明：当热电偶两个热电极的材料确定后，热电偶的热电势大小只与热电偶两端的温差有关，而与导体截面积及长度无关(热电偶偶丝粗细不影响测温就是这个道理)。如果参比端的温度保持恒定，则热电偶的热电势是热电偶两端温度(热端t和冷端t₀)函数的差。如把它理解成：热电势是热电偶两端温度(热端t和冷端t₀)差的函数，是不对的。