Los termopares se utilizan habitualmente para medir la temperatura superficial de tuberías, carcasas de equipos, moldes, placas calefactoras, motores y componentes mecánicos. Para obtener resultados fiables se requiere una sonda de superficie adecuada, un buen contacto térmico, suficiente tiempo de estabilización y un control adecuado de los errores por conducción térmica y condiciones ambientales.

Los termopares pueden medir la temperatura del aire y de otros gases. Sin embargo, debido a la menor transferencia de calor del aire, factores como el diseño de la sonda, el tiempo de respuesta, la velocidad del flujo, la radiación térmica y la ubicación de la medición pueden influir de forma importante en el resultado. Elegir y colocar correctamente la sonda es esencial para obtener lecturas estables y representativas.

Los termopares pueden utilizarse para medir la temperatura de líquidos cuando se emplea una sonda de inmersión adecuada. La precisión depende del diseño de la sonda, la profundidad de inmersión, el movimiento del líquido, la uniformidad térmica y el material de la vaina.