雙金屬溫度傳感器是將繞成螺紋旋形的熱雙金屬片作為感溫器件，並把它裝在保護套管內，其中一端固定，稱為固定端，另一端連接在一根細軸上，成為自由端。在自由端線軸上裝有指針。當溫度發生變化時，感溫器件的自由端隨之發生轉動，帶動細軸上的指針產生角度變化，在標度盤上指示對應的溫度；直型表則通過轉向傳動機構帶動指針變化。由於感溫器件與溫度變化呈線性關系，因此雙金屬溫度傳感器指針所指示的位置也就是被測量的溫度數值。錶殼材料可以是鋼板、鑄合金和不鏽鋼板；檢測元件還具有抽芯式結構；可調角型溫度傳感器的表頭部分藉助於波紋管，轉角機構等零件，可以由角型到直型或從直型到角型任意角度轉變。

電接點雙金屬溫度傳感器在結構上增加了電接觸組、調節裝置和出線盒等部件。在溫度變化時，當與預先設定的控溫定觸點相接觸或斷開的瞬間，使控制線路中的繼電器或接觸器動作，從而讓雙金屬溫度傳感器實現自動控溫或報警的功能。

雙金屬溫度傳感器是利用兩種不同金屬在溫度變化時膨脹程度不同的原理而制作的。工業用雙金屬溫度傳感器的主要元件是一個用兩種或多種金屬片疊壓在一起組成的多層金屬片。為提高測溫靈敏度，通常將金屬片製成螺旋卷形狀。當多層金屬片的溫度變化時，各層金屬膨脹或收縮量不等，使得螺旋卷卷起或鬆開。由於螺旋卷的一端固定而另一端和一可以自由轉動的指針相連，因此，當雙金屬片感受到溫度變化時，指針即可在一圓形分度標尺上指示出溫度來。這種雙金屬溫度傳感器儀表的測溫範圍是200到650℃，允許誤差均為標尺量程的百分之一左右。這種溫度傳感器和棒狀的玻璃液體溫度傳感器的用途相似，但可在機械強度要求更高的條件下工作

在溫度探頭的使用中，主要包括雙金屬溫度計、膨脹液體壓力溫度計、石英晶體傳感器、非接觸式輻射溫度傳感器、RTD溫度傳感器等等，其中雙金屬溫度計是根據不同種的溫度膨脹係數的金屬片和連桿齒輪系統組成的一個用於測試溫度的指示儀;接著膨脹液體壓力溫度計是依靠的可揮發性液體，經過受熱以後汽化，產生壓力經過毛細管傳導給指示儀。

另外石英晶體傳感器的價格相對於其他的材料價格要貴一些，是利用的晶體的諧振頻率和溫度之間的關系而製作成的溫度表;非接觸式輻射溫度表可能大部分人都用過，主要是通過物體本身溫度的熱輻射來進行探測，比例紅外線輻射;RTD溫度傳感器是採用的半導體溫度敏感元件，主要是利用導體的溫度以及電阻的關系來進行溫度的測量。