Wybór termopary zależy od zakresu mierzonej temperatury:
Aby wyjaśnić działanie termopar, trzeba odwołać się do elektronowej budowy metali. Metal składa się z jonów dodatnich tworzących sieć krystaliczną i swobodnych elektronów poruszających się pomiędzy jonami. Koncentracja elektronów swobodnych (to liczba elektronów w jednostce objętości) jest różna w różnych metalach i zależy od temperatury. Na styku dwóch metali przeskakują elektrony z metalu o większej koncentracji do metalu o mniejszej koncentracji w skutek czego jeden z metali ładuje się dodatnio, a drugi ujemnie. Powstające pole elektryczne przeciwdziała przepływowi ładunku. Ustala się stan równowagi dynamicznej. Różnica potencjałów powstająca na styku metali nazywana jest kontaktową różnicą potencjałów, a jej wartość zależy od rodzaju stykających się metali oraz temperatury złącza.
W przypadku obwodu zamkniętego złożonego z dwóch różnych metali, w których temperatury złącz są jednakowe, napięcie UAB powstające na jednym ze złącz jest kompensowane przez napięcie UBA na drugim złączu. W obwodzie prąd nie płynie. Jeżeli temperatury złącz T1 i T2 są różne to UAB jest różne od UBA i w obwodzie pojawi się siła termoelektryczna U= UAB - UBA powodująca przepływ prądu.
Alumel (=aluminium + nikiel): Ni - 94,5 %, Mn - 2,5 %, Al - 2 %, Si - 1 %
Chromel (= chrom + nikiel): Ni - 90 %, Cr - 10%
Konstantan: Cu - 60%, Ni - 40%
