Når to forskellige ledere eller halvledere, A og B, danner et kredsløb med deres ender forbundet, genereres en elektromotorisk kraft (EMF) i kredsløbet, så længe temperaturerne ved de to kryds er forskellige. Den ene ende, ved temperatur T, kaldes arbejdsenden eller hot junction, og den anden ende, ved temperatur T0, kaldes den frie ende (også kendt som referenceenden) eller cold junction. Retningen og størrelsen af denne EMF afhænger af ledernes materialer og temperaturerne ved de to kryds.
Dette fænomen kaldes den "termoelektriske effekt", kredsløbet dannet af de to ledere kaldes et "termoelement", disse to ledere kaldes "termoelektriske elementer", og den genererede EMF kaldes den "termoelektriske EMF."
Den termoelektriske EMF består af to dele: den ene er kontaktpotentialforskellen mellem de to ledere, og den anden er temperaturforskellens potentialforskel inden for en enkelt leder.
Størrelsen af den termoelektriske EMF i et termoelementkredsløb afhænger kun af materialerne i lederne, der danner termoelementet, og temperaturerne ved de to overgange og er uafhængig af termoelementets form og størrelse. Når materialerne i termoelementets to elektroder er fikserede, er den termoelektriske EMF en funktion af temperaturforskellen mellem de to overgange, t og t0.
