双金属温度计的感温元件是由两层线膨胀系数不同的,金属片叠焊在一起制成的,线膨胀系数大的金属片称为主动层,另一片则称为被动层,元件的一端固定,另一端为自由端,当被测温度变化时,由于两层金属片的线膨胀系数不同,自由端就会受组合力矩而变曲(或叫变形),其变曲率与组成双金属片的材料的物理性能,长度为每层的厚度,温度有关,而与宽度无关.当温度设计成后,双金属片的材料和几何尺寸确定,所以变曲率只与温度有关,如果在自由端配备上传动机构,指针和以温度标示的刻度盘,这样就可以直接显示出温度的示值。

　　因为温度计的采用的是金属材料，所以就会有一定的限制。金属的热膨胀系数只有在中低温时可以近似的认为是常数，到了高温，金属的热膨胀系数将不会维持在常数了，这时用以金属热胀冷缩原理制成的双金属温度计测出的温度是不准确的。