彩球溫度計，也叫伽利略溫度計，與平常使用的溫度計不同，這種溫度計利用的是密度差原理。簡單的說，在某一溫度下，小玻璃球的總體密度大于玻璃管中的透明液體密度，則它受到的透明液體的浮力小于它的重力，小球下沉；反之，若小玻璃球的總體密度小于玻璃管中的透明液體密度，則它受到的透明液體的浮力大于它的重力，小球上浮。

當玻璃管中的透明液體的溫度改變，它的密度會隨之改變。于是不同小球上浮或者下沉到一個與周圍的液體密度相等的位置。 如果控制各個小球的總體密度，使得總體密度最低的小球排于上方，最高的排在底部，這樣便形成可以溫度標度，用于指示溫度了。

彩球溫度計一般讀數時都是讀取對應的玻璃小球上的塑料圓盤。之所以選擇塑料材質，是因為常用的金屬材料太重會使得玻璃球總體密度過大而無法浮起。其實玻璃小球之間幾乎沒有區別，是精準控制的吊牌重量在起著調節玻璃小球總體密度的作用。