为了确定热电偶的实际热端温度，必须知道冷端温度。
  在热电偶应用之初，以冰点作为热电偶的标准参考点，但在大多数应用中获取冰点参考温度是不切实际的。如果冷端温度不是 0°C，则必须知道冷端温度才能确定实际的热端温度。考虑到非零冷端温度的电压，必须对热电偶的输出电压进行补偿，即所谓的冷端补偿。冷端测温器件必须根据系统的实际需要来选择，并且需要仔细考虑精度、温度范围、成本和线性度指标，以获得良好的性价比。
  热电偶是一种差温测量装置，它由两根不同的金属线组成，一根用作正极，另一根用作负极。表 1 列出了四种常用的热电偶类型、使用的金属以及相应的温度测量范围。热电偶的两根不同的金属线焊接在一起形成两个结，回路电压是两个结之间温差的函数。这利用了塞贝克效应，通常将其描述为将热能转化为电能的过程。塞贝克效应与珀尔帖效应相反。珀尔帖效应是电能转化为热能的过程。一个典型的应用是热电冷却器。测得的电压 VOUT 是检测节点（热结）和参比结（冷结）处的结电压之差。因为 VH 和 VC 是由两个结点之间的温差产生的，所以 VOUT 也是温差的函数。比例因子α对应于电压差与温度差的比值，称为塞贝克系数。