Τα θερμόμετρα με θερμοζεύγη μετρούν τη θερμοκρασία μέσω της τάσης που παράγεται μεταξύ δύο διαφορετικών μετάλλων ενωμένων σε ένα σημείο. Υπάρχουν διάφοροι τύποι θερμοζευγών (όπως τύποι K, J, T κ.ά.) για διαφορετικά εύρη θερμοκρασίας, περιβάλλοντα και απαιτήσεις ακρίβειας. Χρησιμοποιούνται τόσο σε υψηλές θερμοκρασίες όσο και σε χαμηλές, όπως σε καταψύκτες και ψυγεία. Οι μονάδες μέτρησης είναι συνήθως βαθμοί Κελσίου (°C) ή Φαρενάιτ (°F).