Работа термопары хромель-копель построена на термоэлектрическом эффекте, известном также, как эффект Зеебека. Суть этого эффекта в том, что если места контактов (спаек) разнородных и последовательно соединенных проводников поддерживать при разных температурах, то в образованной замкнутой цепи возникает термоэлектрический ток. Измерив величину этого тока с учетом термоэлектрических свойств материала проводников, можно узнать температуру измеряемой среды.
Для того, чтобы измерить температуру вещества с помощью термопары хромель-копель, рабочий (горячий) конец термопары (3) погружается в измеряемое вещество, а на другом (холодном) конце (1, 2) поддерживается постоянная температура (обычно 20 С) при помощи термостата. За счет разницы температур между соединениями разнородных сплавов возникает разность потенциалов и рождается термоэлектродвижущая сила (ТЭДС), в схеме возникает электрический ток.