雙金屬溫度計原理是應用熱膨脹原理測溫的，屬于固體膨脹式溫度計。 雙金屬溫度計基于固體受熱膨脹原理，測量溫度通常是把兩片膨脹系數差異相對很大的金屬片疊焊在一起，構成雙金屬感溫元件。 當溫度變化時，因雙金屬片的兩種不同材料的線膨脹系數差異相對很大兒產生不同的膨脹和收縮，導致雙金屬片產生彎曲變形。根據不同的變形的量而產生不同的轉動量， 轉動的量帶動連接的轉軸，轉軸帶動另一端的指示針， 這樣指示指針就可以指在正確的讀數上， 指示出了溫度。
根據雙金屬溫度計原理， 雙金屬溫度計的感溫元件的形狀又可以分為有平面螺旋型和直線螺旋型兩大類。
雙金屬溫度計的測量溫度范圍大致為：-80℃ 到550℃， 但是極低和極高溫度的精度不高。 雙金屬溫度計的原理決定了雙金屬溫度計的抗震性好， 讀數方便， 廣泛適用于在各種工業生產和設備中。
按雙金屬溫度計指針盤與保護管的連接方向可以把雙金屬溫度計分成軸向型、徑向型、135°向型和萬向型四種。
①軸向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管垂直連接。
②徑向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管平行連接。
③135°向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管成135°連接。
④萬向型雙金屬溫度計：指針盤與保護管連接角度可任意調整。
固定形式：為了適應實際生產的需要，雙金屬溫度計具有不同的安裝固定形式：可動外螺紋管接頭、可動內螺紋管接頭、固定螺紋接頭、卡套螺紋接頭、卡套法蘭接頭和固定法蘭。