塞貝克效應發現之后，人們就為它找到了應用場所。利用塞貝克效應，可制成溫差電偶（thermocouple，即熱電偶）來測量溫度。只要選用適當的金屬作熱電偶材料，就可輕易測量到從－180℃到＋2000℃的溫度，如此寬泛的測量范圍，令酒精或水銀溫度計*。現在，通過采用鉑和鉑合金制作的熱電偶溫度計，甚至可以測量高達＋2800℃的溫度！
　　
　　熱電偶的兩種不同金屬線焊接在一起后形成兩個結點，如圖（a）所示，環路電壓VOUT為熱結點結電壓與冷結點（參考結點）結電壓之差。因為VH和VC是由兩個結的溫度差產生的，也就是說VOUT是溫差的函數。比例因數α對應于電壓差與溫差之比，稱為Seebeck系數。
　　
　　熱電偶測溫原理
　　
　　圖（b）所示是一種zui常見的熱電偶應用。該配置中引入了第三種金屬（中間金屬）和兩個額外的結點。本例中，每個開路結點與銅線電氣連接，這些連線為系統增加了兩個額外結點，只要這兩個結點溫度相同，中間金屬（銅）不會影響輸出電壓。這種配置允許熱電偶在沒有獨立參考結點的條件下使用。VOUT仍然是熱結點與冷結點溫差的函數，與Seebeck系數有關。然而，由于熱電偶測量的是溫度差，為了確定熱結點的實際溫度，冷結點溫度必須是已知的。冷結點溫度為0℃（冰點）時是一種zui簡單的情況，如果TC=0℃，則VOUT=VH。這種情況下，熱結點測量電壓是結點溫度的直接轉換值。不過，在實際應用中這是難以實現的。為此，美國國家標準局（NBS）提供了各種類型熱電偶的電壓特征數據與溫度對應關系的查找表，所有數據均基于0℃冷結點溫度。利用冰點作為參考點，通過查找適當表格中的VH可以確定熱結點溫度。