När två olika ledare eller halvledare, A och B, bildar en krets med sina ändar anslutna, genereras en elektromotorisk kraft (EMF) i kretsen så länge som temperaturerna vid de två kopplingarna är olika. Ena änden, vid temperatur T, kallas arbetsänden eller varmövergången, och den andra änden, vid temperatur T0, kallas den fria änden (även känd som referensänden) eller kallövergången. Riktningen och storleken på denna EMF beror på ledarnas material och temperaturerna vid de två korsningarna.
Detta fenomen kallas den "termoelektriska effekten", kretsen som bildas av de två ledarna kallas ett "termoelement", dessa två ledare kallas "termoelektriska element" och den genererade EMF kallas "termoelektrisk EMF".
Den termoelektriska EMF består av två delar: den ena är kontaktpotentialskillnaden mellan de två ledarna och den andra är temperaturskillnadens potentialskillnad inom en enda ledare.
Storleken på den termoelektriska EMF i en termoelementkrets beror endast på materialen i ledarna som bildar termoelementet och temperaturerna vid de två förbindelserna, och är oberoende av termoelementets form och storlek. När materialen i termoelementets två elektroder är fixerade är den termoelektriska EMF en funktion av temperaturskillnaden mellan de två förbindelserna, t och t0.
