Os termistores apresentam grande variação da resistência elétrica quando submetidos a temperaturas distintas. O comportamento não linear dessa variação termina por exigir bons circuitos de compensação e limitar a faixa de temperatura em que cada dispositivo pode ser aplicado.

Os termopares fazem uso, entre as juntas fria e quente, de um ou mais dos efeitos Seebeck, Peltier e Thomson. No entanto, como as tensões geradas entre as juntas são sempre baixas, mesmo para um elevado gradiente de temperatura, a sensibilidade dos termopares é limitada, o que prejudica o seu uso industrial.

A irradiação de energia térmica pelos corpos é maior quando sua temperatura aumenta. Esse fenômeno é fundamento dos pirômetros de radiação. O problema é que os pirômetros de radiação somente são capazes de detectar radiação no espectro visível, o que limita a sua aplicação.

Para temperaturas muito altas, em que a emissão de radiação fica fora do espectro visível, como no caso do infravermelho, são utilizadas apenas as técnicas de termografia.

Nos termômetros bimetálicos, a temperatura é função da diferença de potencial elétrico gerada na junta entre os dois metais de uma lâmina. Esses termômetros, geralmente, apresentam boa linearidade.