其工作原理與壹般熱電偶無異，主要區別在於熱端結構。
壹種方法是使熱端容易與接觸物體的溫度壹致。工業上常見的是將熱端壓成很薄的彈簧片，擠壓到被測物體表面進行測量。
另壹種是利用B、C兩種金屬組成的熱電偶在測量同壹溫度時產生的熱電勢之和等於A、C兩種金屬組成的熱電偶在測量同壹溫度時產生的熱電勢的性質，將熱電偶的熱端分開，連接到金屬表面(根據需要被測金屬表面為B)，測量兩個觸點(個體)的溫度
此外，由於測量中熱電偶與設備直接接觸，對抗電磁幹擾的方法也不同。傳統的方法主要是浮空和屏蔽，而表面熱電偶多采用濾波的方法解決。