Seu princípio de funcionamento baseia-se no efeito de expansão volumétrica que é experimentado por um líquido em função da variação de temperatura à qual é submetido.

A difusão de partículas no material do termopar a altas temperaturas, gradientes elevados de temperatura nos fios de extensão, bem como tensões e vibrações mecânicas são possíveis causas da perda das características de calibração de um termopar.

A introdução de um terceiro metal na confecção da junção de um termopar acarreta erros significativos. Por essa razão, nunca se deve confeccionar uma junção usando solda de prata, de estanho, ou outro processo de soldagem embasada na adição de um elemento metálico. A fusão dos dois fios que compõem o termopar, sem a adição de outro metal, é a única forma viável para a manufatura da junção do termopar.

Fontes de ruído afetam a medição com termopares, induzindo correntes parasitas que somente podem ser minimizadas por meio do uso de filtros analógicos.

Termopares confeccionados com fios de maior bitola AWG devem ser usados quando a medição requer constantes de tempo reduzidas, o que permite minimizar o erro transiente da medida.

A principal característica de um termopar do tipo R ou S (platina/platina-ródio) refere-se ao seu comportamento quimicamente inerte e estável quando submetido a altas temperaturas mesmo em atmosferas oxidantes.

Termopares tipo T (Cobre-Constantan) são empregados para medição de temperaturas desde !200 oC até 300 oC. Acima desse valor máximo, a oxidação do cobre compromete a leitura do termopar.

Os termopares apresentam a desvantagem de produzirem voltagens de saída muito reduzidas (na faixa de milivolts). Entretanto, essa desvantagem é compensada pela resposta linear da voltagem de saída com a temperatura, mesmo em uma faixa de temperatura muito ampla.

A voltagem total resulta da subtração dos efeitos Peltier e Thomson.

A passagem de corrente através das termojunções A e B causa um efeito de aquecimento ou resfriamento denominado efeito Peltier. A magnitude de tal efeito é diretamente proporcional à diferença entre as temperaturas nas termojunções.