雙金屬片溫度計的感溫元件是由兩層線膨脹系數不同的，金屬片疊焊在一起制成的，線膨脹系數大的金屬片稱為主動層，另一片則稱為被動層，元件的一端固定，另一端為自由端,當被測溫度變化時，由于兩層金屬片的線膨脹系數不同，自由端就會受組合力矩而變曲(或叫變形)，其變曲率與組成雙金屬片的材料的物理性能，長度為每層的厚度、溫度有關，而與寬度無關。當溫度設計成后，雙金屬片的材料和幾何尺寸確定，所以變曲率只與溫度有關，如果在自由端配備上傳動機構，指針和以溫度標示的刻度盤，這樣就可以直接顯示出溫度的示值。