在使用热电偶测量温度时，获得的测量信号为电压。在接触不同的金属后，接触点温度的变化会产生电压的变化（赛贝克效应）。根据接触的不同金属，在整个热电偶的温度范围中每开尔文对应的的电压变化是几微伏。

由于测量信号的电压较低，线路压降和外部干扰的影响比电流信号4~20mA的影响更大。如果线路超过100米，使用热电偶测量的温度不是实际值。