Nhiệt kế chất lỏng hoạt động bằng cách sử dụng sự giãn nở nhiệt của chất lỏng trong ống mao dẫn để đo nhiệt độ. Độ chính xác của phương pháp này khác nhau tùy theo chất lỏng được sử dụng, nhưng tất cả đều sử dụng thực tế là khi hầu hết chất lỏng nóng lên, chúng nở ra. Các loại nhiệt kế chất lỏng thông thường sử dụng thủy ngân, toluen hoặc các chất lỏng có thể phân hủy sinh học ít độc hại hơn.
Sự giãn nở vì nhiệt của chất lỏng ở nhiệt độ bình thường nói chung là nhỏ, nhưng hoàn toàn đủ đối với nhiệt kế chất lỏng. Chất lỏng thường được chứa trong bầu ở đáy nhiệt kế, nhưng bầu này rất rộng so với ống mao dẫn, đủ mỏng để bất kỳ sự giãn nở nào về thể tích đều gây ra sự chênh lệch đáng kể về chiều cao chất lỏng.
Nhiệt kế chất lỏng phải được hiệu chuẩn cẩn thận để hiển thị nhiệt độ chính xác. Mỗi chất lỏng được sử dụng có tốc độ giãn nở nhiệt khác nhau. Ngoài ra, chất lỏng hoạt động khác nhau dựa trên mức độ ngâm, và vì vậy bất kỳ nhiệt kế chất lỏng nào cũng chỉ được hiệu chuẩn thích hợp cho một mức nhất định. Việc ngâm nhiều hơn hoặc ít hơn vào chất được đo sẽ dẫn đến sai số.
Nhiệt kế chất lỏng là một cơ chế rất đơn giản, chỉ cần mắt người có thể đọc được nên nó được sử dụng rộng rãi. Chúng có độ chính xác cao hơn nhiều loại nhiệt kế khác đang được sử dụng phổ biến, mặc dù chúng có xu hướng kém thuận tiện hơn cho nhiều ứng dụng.
