温度計的工作原理是利用固體、液體、氣體受温度的影響而熱脹冷縮的現象；在定容條件下，氣體(或蒸氣）的壓強因區別温度而變換；熱電效應的作用；電阻隨温度的變換而變換；熱輻射的影響等。不同温度計工作原理不同。
氣體温度計：多用氫氣或氦氣作測温物質，因為氫氣和氦氣的液化温度很低，接近於絕對零度，故它的測温範圍很廣。這種温度計精確度很高，多用於精密測量。
電阻温度計：分為金屬電阻温度計和半導體電阻温度計，都是根據電阻值隨温度的變化這一特性製成的。它的測量範圍為-260℃至600℃左右。
温差電偶温度計：是一種工業上廣泛應用的測温儀器。利用温差電現象製成。兩種不同的金屬絲焊接在一起形成工作端，另兩端與測量儀表連接，形成電路。把工作端放在被測温度處，工作端與自由端温度不同時，就會出現電動勢，因而有電流通過迴路。通過電學量的測量，利用已知處的温度，就可以測定另一處的温度。
指針式温度計：是形如儀表盤的温度計，也稱寒暑表，用來測室温，是用金屬的熱脹冷縮原理製成的。
玻璃管温度計：玻璃管温度計是利用熱脹冷縮的原理來實現温度的測量的。由於測温介質的膨脹係數與沸點及凝固點的不同，所以我們常見的玻璃管温度計主要有：煤油温度計、水銀温度計、紅鋼筆水温度計。
壓力式温度計：壓力式温度計是利用封閉容器內的液體，氣體或飽和蒸氣受熱後產生體積膨脹或壓力變化作為測信號。
最早的温度計
最早的温度計是在1593年由意大利科學家伽利略發明的。他的第一隻温度計是一根一端敞口的玻璃管，另一端帶有核桃大的玻璃泡。使用時先給玻璃泡加熱，然後把玻璃管插入水中。隨着温度的變化，玻璃管中的水面就會上下移動，根據移動的多少就可以判定温度的變化和温度的高低。温度計有熱脹冷縮的作用所以這種温度計，受外界大氣壓強等環境因素的影響較大，所以測量誤差較大。
