Два проводника с различен състав (наречени проводници от термодвойки или термоелектроди) са свързани в двата края, за да образуват верига. Когато температурите на двете връзки са различни, във веригата се генерира електродвижеща сила. Това явление се нарича термоелектричен ефект, а тази електродвижеща сила се нарича термоелектричен потенциал. Термодвойките използват този принцип за измерване на температурата. Краят, използван директно за измерване на температурата на средата, се нарича работен край (наричан още измервателен край), а другият край се нарича студен край (наричан още компенсационен край). Студеният край е свързан към дисплей или съгласуващ инструмент, който показва термоелектрическия потенциал, генериран от термодвойката.
Термодвойка по същество е преобразувател на енергия, който преобразува топлинната енергия в електрическа енергия, използвайки генерирания термоелектрически потенциал за измерване на температурата. Трябва да се отбележат следните точки по отношение на термоелектрическия потенциал на термодвойка:
1. Термоелектричният потенциал на термодвойката е функция на температурната разлика между двата края на работния край на термодвойката, а не функция на температурната разлика между студения край и работния край;
2. Големината на термоелектрическия потенциал, генериран от термодвойка, когато материалът на термодвойката е еднороден, не зависи от дължината и диаметъра на термодвойката и е свързан само със състава на материала на термодвойката и температурната разлика между двата края;
3. След като се определят материалите на двата проводника на термодвойката, величината на термоелектрическия потенциал на термодвойката е свързана само с температурната разлика на термодвойката. Ако температурата на студения край на термодвойката се поддържа постоянна, тогава термоелектрическият потенциал на термодвойката е функция с една -стойност на работната крайна температура. Два проводника или полупроводника А и В от различни материали са заварени заедно, за да образуват затворена верига. Когато има температурна разлика между двете кръстовища 1 и 2 на проводници А и В, между тях се генерира електродвижеща сила, като по този начин се образува ток във веригата. Термодвойките работят, като използват този ефект.
