溫度計工作原理是根據使用目的不同而不同的，已設計制造出多種溫度計。其設計的依據有：利用固體、液體、氣體受溫度的影響而熱脹冷縮的現象，如玻璃棒溫度計；在定容條件下，氣體（或蒸氣壓強因不同溫度而變化，如壓力式溫度計；熱電效應的作用；電阻隨溫度的變化而變化，如電阻溫度計；熱輻射的影響等。一般說來，一切物質的任一物理屬性，只要它隨溫度的改變而發生單調的、顯著的變化，都可用來標志溫度而制成溫度計。

根據其工作原理不同，各種溫度計的感溫元件、感溫元素也不同，但是所有的感溫元素和元件里都不包含水。水之所有不能作為溫度計的感溫元素是因為水不符合溫度計工作原理,水在0-4攝氏度熱縮冷脹，4攝氏度密度最大，體積最小。而且水的凝固點為0攝氏度沸點為100攝氏度，拋開熱縮冷脹不說，但是這個就不行了，測量范圍太小了。