Cơ sở để chế tạo các dụng cụ đo nhiệt độ dựa trên hiện tượng nhiệt độ. Các dụng cụ đo nhiệt độ thường sử dụng các hiện tượng như sự mở rộng của chất, sự thay đổi điện trở, sự thay đổi áp suất hay sự phát xạ nhiệt để đo nhiệt độ.