Termoelement je vrsta senzora temperature i vrsta instrumenta. Izravno mjeri temperaturu, a temperaturni signal pretvara u signal termoelektromotorne sile, koji se preko električnog instrumenta (sekundarnog instrumenta) pretvara u temperaturu mjerenog medija. Osnovni princip mjerenja temperature termoelementom je da dva vodiča različitih komponenti tvore zatvorenu petlju. Kada postoji temperaturni gradijent na oba kraja, struja će teći u petlji. U ovom trenutku između dva kraja postoji elektromotorna sila-termoelektromotorna sila. To je takozvani Seebeckov efekt. Dva homogena vodiča s različitim komponentama su termoelektrode. Kraj s višom temperaturom je radni kraj, a kraj s nižom temperaturom je slobodni kraj. Slobodni kraj je obično na određenoj konstantnoj temperaturi. Prema funkcionalnom odnosu termoelektromotorne sile i temperature izrađuje se indeksna tablica termoelementa; tablica indeksa se dobiva kada je temperatura slobodnog kraja na 0℃, a različiti termoelementi imaju različite tablice indeksa.
Kada je treći metalni materijal spojen u krug termoelementa, sve dok je temperatura dvaju spojeva materijala ista, termoelektrični potencijal koji stvara termoelement ostat će nepromijenjen, odnosno neće biti pod utjecajem trećeg metala u krugu. Stoga, kada termoelement mjeri temperaturu, mjerni instrument se može spojiti, a temperatura mjerenog medija se može znati nakon što se izmjeri termoelektromotorna sila.
