流體媒價溫度控制器是利用感溫流體熱脹冷縮及液體不可壓縮的原理而實現自動調節。當控制溫度升高時感溫液體膨脹產生的推力將熱媒關小，以降低輸出溫度；當控制溫度降低時感溫液體收縮，在復位裝置的作用下將熱媒開大，以提高輸出溫度，從而使被控制的溫度達到和保持在所設定的溫度范圍內。 例圖來自上海哈陸拉

雙金屬片溫控器工作原理根據物體熱漲冷縮原理。熱漲冷縮是物體的共性，但不同物體其熱漲冷縮的程度不一樣。雙金片的兩面是不同物質的導體，在變化的溫度下由于漲縮程度不一樣而使雙金片彎曲，碰到設定的觸點或開關，使設定的電路（保護）開始工作。

色溫型溫控器，工作原理系采用一些涂料在不同的溫度下會產生不同的色彩的原理。比如用液晶在不同溫度下，就可以產生不同的顏色，再用攝像頭類的色彩采集器以給電路提供不同的數據，從而對電路進行控制。

機械式的采用兩層熱膨脹系數不同金屬壓在一起，溫度改變時，他的彎曲度會發生改變，當彎曲到某個程度時，接通（或斷開）回路，使得制冷（或加熱）設備工作。

電子式的通過熱電偶、鉑電阻等溫度傳感裝置，把溫度信號變換成電信號，通過單片機、PLC等電路控制繼電器使得加熱（或制冷）設備工作（或停止）。