​温度传感器通过感知物质的某些物理特性随温度变化的规律，并将这种变化转化为可测量的电信号来实现温度测量。不同类型温度传感器的工作原理侧重点不同，以下是一些常见的工作原理：
热电阻（RTD）：利用金属导体（如铂、铜、镍）的电阻值随温度升高而规律性增大的特性。通过给热电阻元件通一个恒定的微小激励电流，精确测量其两端的电压降，根据欧姆定律计算出电阻值的变化，进而通过已知的电阻-温度关系计算出温度值。
热电偶：基于塞贝克效应（热电效应），当两种不同的金属或合金导体两端连接形成一个闭合回路时，如果两个连接点之间存在温度差，回路中就会产生热电动势。通过测量回路中产生的毫伏级电压信号，并结合参考端温度，通过热电偶的分度表或公式即可计算出测量端的实际温度。
热敏电阻：利用半导体陶瓷或高分子材料的电阻值随温度发生显著变化的特性。负温度系数（NTC）热敏电阻的电阻值随温度升高而急剧减小，正温度系数（PTC）热敏电阻的电阻值随温度升高而急剧增大。通过测量热敏电阻的电阻值，再根据其特有的温度-电阻曲线计算出温度。
半导体温度传感器（IC Temperature Sensors）：利用半导体PN结（如硅二极管或三极管的基极-发射极结）的正向压降随温度升高而近似线性减小的特性。在硅芯片上集成温度敏感部分和信号调理电路，可以直接输出模拟电压、电流信号或经过处理的数字信号。
红外温度传感器：基于黑体辐射定律（普朗克定律），所有温度高于绝对零度的物体都会以红外线的形式向外辐射能量，其辐射强度和波长分布与物体的表面温度密切相关。通过收集目标物体发射的红外辐射，将其聚焦到探测器上，探测器将红外能量转化为电信号，经过信号处理后输出物体的表面温度。