Той се преобразува в сигнал за термоелектродвижеща сила и се преобразува в температурата на измерваната среда чрез електрически инструмент (вторичен инструмент). Основният принцип на измерване на температурата с термодвойка е, че два проводника от различни компоненти образуват затворен контур. Когато има температурен градиент в двата края, през контура ще тече ток. По това време между двата края ще има електродвижеща сила-термоелектродвижеща сила. Това е така нареченият ефект на Seebeck. Два хомогенни проводника с различен състав са термоелектроди, краят с по-висока температура е работният край, краят с по-ниска температура е свободният край, а свободният край обикновено е при определена постоянна температура. Според функционалната връзка между термоелектродвижещата сила и температурата се прави индексна таблица на термодвойка; индексната таблица се получава, когато температурата на свободния край е 0℃ и различните термодвойки имат различни индексни таблици.
Когато третият метален материал е свързан във веригата на термодвойката, докато температурата на двата прехода на материала е една и съща, термоелектричният потенциал, генериран от термодвойката, ще остане непроменен, тоест няма да бъде повлиян от третия метал във веригата. Следователно, когато термодвойката измерва температурата, измервателният уред може да бъде свързан и след измерване на термоелектродвижещата сила може да се знае температурата на измерваната среда.
