雙金屬溫度計就是用雙金屬片作為其感溫元件的，它也因此得名“雙金屬溫度計”，它的工作原理是將將兩種不同膨脹系數的金屬片繞成螺旋形，并裝在保護套管內，其中一端固定，稱為固定端，另一端連接在一根細軸上，稱為自由端。在自由端線軸上裝有指針和面板。當溫度發生變化時，感溫元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，在面板上指示對應的溫度。

由此可見，選雙金屬片做感溫元件主要是利用溫度變化時不同膨脹系數的雙金屬片會膨脹和收縮的特性。雙金屬溫度計的測溫范圍一般是-50~500℃，常用的精度等級是1.0和1.5。

雙金屬溫度計和棒狀的玻璃液體溫度計的用途相似，但它可使用在機械強度要求更高的條件下。