熱電偶基本定律有四個：均質導體定律、中間導體定律、中間溫度定律和參比電極定律，現場應用中常涉及的是中間導體定律和中間溫度定律。
1、中間導體定律
在熱電偶的測溫回路中，串接第三種導體，只要其兩端溫度相同，則熱電偶回路的總熱電勢與串接的第三種導體無關。中間導體定律是熱電偶測溫電路能否接顯示儀表的依據。在熱電偶的測溫電路中，連接導線和顯示儀表是少不了的。如果把連接導線和顯示儀表看成是串接的第三種導體，只要它們的兩端溫度相同，對熱電偶回路的總熱電勢沒有影響。這就是在儀表調試或測溫時，常用銅導線來連接熱電偶和顯示儀表的理由，此時只要是參比端溫度Tn恒定（冰點溫度），則被測溫度就只取決于T與Tn，而環境溫度T0對測量結果是沒有影響的。
2、中間溫度定律
在熱電偶的測溫回路中，測量端的溫度為T，連接導線各端點溫度分別為Tn、T0，如下圖所示。如果A′與A、B′與B的熱電極性質相同，則總的熱電勢等于熱電偶的熱電勢EAB（T，Tn）與連接導線的熱電動勢EAB（Tn，T0）的代數和。即EABB′A′（T，Tn，T0）=EAB（T，Tn）+EA′B′（Tn，T0），在此情況下，所測得的總熱電勢只受到測量端溫度T和環境溫度T0的影響，而與熱電偶參比端的溫度Tn變化無關。
中間溫度定律是應用補償導線的理論基礎。所以只要使用熱電偶的熱電特性相同的補償導線，就可以使熱電偶的參比端遠離熱源而不會影響熱電偶測量溫度的準確性。

3、均質導體定律 
由同一種均質材料（導體或半導體）兩端焊接組成閉合回路，無論導體截面如何以及溫度如何分布，將不產生接觸電勢，溫差電勢相抵消，回路中總電勢為零。   
熱電偶必須由兩種不同的均質導體或半導體構成。若熱電極材料不均勻，由于溫度梯存在，將會產生附加熱電勢。
4、參考電極定律 
參考電極定律是專業人士研究和關注的，一般熱電偶生產廠、熱電偶使用單位對該定律接觸不多。參考電極定律就是用高純度鉑絲做標準電極，假設鎳鉻-鎳硅熱電偶的正負極分別和標準電極配對，他們的值相加是等于這支鎳鉻-鎳硅的值。