Khi nhiệt kế tiếp xúc với môi trường, vật cần đo nhiệt độ, thanh lưỡng kim sẽ cân bằng nhiệt với môi trường, vật tiếp xúc. Khi đó thanh lưỡng kim sẽ dãn ra nếu tăng nhiệt độ hoặc co lại nếu giảm nhiệt độ từ đó kéo trục quay và làm kim chỉ thị quay theo.