两千年前的希腊哲学家就知道了一些测温原理。正如亨利·卡林顿·博尔顿 (Henry Carrington Bolton ) (1900) 所指出的，温度计“从一个粗制滥造的玩具发展为一种精密仪器已经用了一个多世纪，而且它的早期历史充满了错误的陈述，这些错误的陈述被他们所接受的教条主义所重申。权威的虚假印记。” 在 18 世纪的前几十年，在荷兰共和国，丹尼尔·加布里埃尔·华氏[2]在测温史上取得了两次革命性的突破。他发明了水银玻璃温度计（第一个广泛使用、准确、实用的温度计）和华氏温度刻度（第一个被广泛使用的标准化温度刻度）。
已经开发了许多测量温度的方法。其中大多数依赖于测量随温度变化的工作材料的某些物理特性。测量温度的最常见设备之一是玻璃温度计。它由一个装满汞或其他液体的玻璃管组成，作为工作流体。温度升高会导致流体膨胀，因此可以通过测量流体的体积来确定温度。这种温度计通常经过校准，因此人们可以通过观察温度计中的液位来简单地读取温度。另一种在实践中使用不多但从理论角度来看很重要的温度计是气体温度计。
其他重要的温度测量设备包括：
- 热电偶
- 热敏电阻
- 电阻温度检测器(RTD)
- 高温计
- 朗缪尔探针（用于等离子体的电子温度）
- 红外线温度计
- 其他温度计
测量温度时必须小心，以确保测量仪器（温度计、热电偶等）与被测量材料的温度确实相同。在某些情况下，来自测量仪器的热量会导致温度梯度，因此测得的温度与系统的实际温度不同。在这种情况下，测得的温度不仅会随着系统温度的变化而变化，还会随着系统的传热特性而变化。
人类、动物和植物所体验的热舒适度不仅仅与玻璃温度计上显示的温度有关。环境空气中的相对湿度水平可以引起或多或少的蒸发冷却。湿球温度的测量使这种湿度效应正常化。 平均辐射温度也会影响热舒适度。即使玻璃温度计显示相同的温度，风寒因素也会使大风条件下的天气比平静条件下的天气更冷。气流增加了从或到身体的热传递速率，导致相同环境温度下体温的更大变化。
温度计的理论基础是热力学第零定律，它假设如果你有三个物体，A，B和C，如果A和B处于相同的温度，B和C处于相同的温度，那么A和C是在相同的温度。B当然是温度计。
在某些条件下，可以通过直接使用普朗克黑体辐射定律来测量温度。例如，宇宙微波背景温度是根据WMAP等卫星观测观测到的光子光谱测量的。在通过 重离子碰撞研究夸克-胶子等离子体时，单粒子光谱有时可以用作温度计。
近几十年来，已经开发了许多测温技术。在生物技术背景下，最有前途和最广泛使用的非侵入性测温技术是基于磁共振图像、计算机断层扫描图像和回声断层扫描的分析。这些技术允许在不引入传感元件的情况下监测组织内的温度。在反应流（例如燃烧、等离子体）领域，激光诱导荧光 (LIF)、CARS 和激光吸收光谱已被用于测量发动机、燃气轮机、激波管、合成反应器内部的温度等。这种基于光学的技术的能力包括快速测量（低至纳秒时间尺度），尽管能够
