工業熱電偶的熱電動熱將隨著測量端溫度升高而增長，它的大小只與熱電偶材料和兩端的溫度有關，與熱電極的長度、直徑無關。各種熱電偶的外形常因需要而極不相同，但是它們的基本結構卻大致相同，通常由熱電極、絕緣套保護管和接線盒等主要部分組成，通常和顯示儀表,記錄儀表和電子調節器配套使用。

用于制作熱電偶測溫元件的材料。主要為金屬材料，也有非金屬材料，如石墨。1821年,塞貝克(T.J.Seebeck)發現：兩種不同導體端點相接，并使兩端結點處在不同的溫度中,則在兩導體組成的電路中產生電動勢。熱電偶是應用這種熱電效應原理制成的測量溫度的元件。(含銠為10%的鉑合金與鉑組成的熱電偶)熱電偶在1885年首先研制成功，1890年前后獲得實際應用。Fe/(Cu-43Ni)熱電偶于1910年開始使用，(Ni-10Cr)/(Ni-3Mn-2Al-1Si) 熱電偶在第一次世界大戰期間獲得工業應用。

構成溫差電偶的材料，既可以是金屬，也可以是半導體。在結構上既可以是線、條狀的實體，也可以是利用真空沉積技術或光刻技術制成的薄膜。實體型的溫差電偶多用于測溫，薄膜型的溫差電堆(由許多個溫差電偶串聯而成)多用于測量輻射，例如，用來標定各類光源，測量各種輻射量，作為紅外分光光度計或紅外光譜儀的輻射接收元件等。

由于熱電偶的材料一般都比較貴重（特別是采用貴金屬時），而測溫點到儀表的距離都很遠，為了節省熱電偶材料，降低成本，通常采用補償導線把熱電偶的冷端（自由端）延伸到溫度比較穩定的控制室內，連接到儀表端子上。必須指出，熱電偶補償導線的作用只起延伸熱電極，使熱電偶的冷端移動到控制室的儀表端子上，它本身并不能消除冷端溫度變化對測溫的影響，不起補償作用。因此，還需采用其他修正方法來補償冷端溫度t0≠0℃時對測溫的影響。