Kaks erineva koostisega juhti (nn termopaarjuhtmed või termoelektroodid) on mõlemast otsast ühendatud, et moodustada vooluring. Kui kahe ristmiku temperatuurid on erinevad, tekib ahelas elektromotoorjõud. Seda nähtust nimetatakse termoelektriliseks efektiks ja seda elektromotoorjõudu nimetatakse termoelektriliseks potentsiaaliks. Termopaarid kasutavad seda põhimõtet temperatuuri mõõtmiseks. Otsa, mida kasutatakse vahetult keskkonna temperatuuri mõõtmiseks, nimetatakse tööotsaks (nimetatakse ka mõõteotsaks) ja teist otsa nimetatakse külmaks otsaks (nimetatakse ka kompensatsiooniotsaks). Külm ots on ühendatud näidiku või sobitusinstrumendiga, mis näitab termopaari tekitatud termoelektrilist potentsiaali.
Termopaar on sisuliselt energiamuundur, mis muundab soojusenergia elektrienergiaks, kasutades temperatuuri mõõtmiseks genereeritud termoelektrilist potentsiaali. Termopaari termoelektrilise potentsiaali kohta tuleks märkida järgmisi punkte:
1. Termopaari termoelektriline potentsiaal sõltub temperatuuride erinevusest termopaari tööotsa kahe otsa vahel, mitte külma otsa ja tööotsa temperatuuride erinevusest;
2. Termopaari tekitatava termoelektrilise potentsiaali suurus, kui termopaari materjal on ühtlane, ei sõltu termopaari pikkusest ja läbimõõdust ning on seotud ainult termopaari materjali koostise ja temperatuuride erinevusega kahe otsa vahel;
3. Kui kahe termopaari juhtme materjalid on kindlaks määratud, on termopaari termoelektrilise potentsiaali suurus seotud ainult termopaari temperatuuride erinevusega. Kui termopaari külma otsa temperatuur hoitakse konstantsena, on termopaari termoelektriline potentsiaal üks -väärtusfunktsioon töölõpu temperatuurist. Kaks erinevast materjalist juhti või pooljuhti A ja B keevitatakse kokku, moodustades suletud ahela. Kui juhtide A ja B kahe ristmiku 1 ja 2 vahel on temperatuuride erinevus, tekib nende vahel elektromotoorjõud, mis moodustab vooluahelas voolu. Termopaarid töötavad seda efekti kasutades.
