Ο αισθητήρας θερμοκρασίας είναι μια συσκευή που συλλέγει δεδομένα σχετικά με τη θερμοκρασία από μια πηγή και τα μετατρέπει σε μια μορφή που μπορεί να γίνει κατανοητή είτε από έναν παρατηρητή είτε από άλλη συσκευή. Αυτοί οι αισθητήρες διατίθενται σε πολλές διαφορετικές μορφές και χρησιμοποιούνται για μεγάλη ποικιλία σκοπών, από απλή οικιακή χρήση έως εξαιρετικά ακριβή και ακριβή επιστημονική χρήση. Παίζουν πολύ σημαντικό ρόλο σχεδόν παντού όπου εφαρμόζονται. Η γνώση της θερμοκρασίας βοηθά τους ανθρώπους να διαλέγουν τα ρούχα τους πριν από μια βόλτα έξω, όπως βοηθάει τους χημικούς να κατανοήσουν τα δεδομένα που συλλέγονται από μια πολύπλοκη χημική αντίδραση.
Το πιο γνωστό παράδειγμα είναι το θερμόμετρο υδραργύρου σε γυαλί. Ο υδράργυρος διαστέλλεται και συστέλλεται με βάση τις αλλαγές της θερμοκρασίας. Όταν ποσοτικοποιούνται αυτές οι αλλαγές όγκου, η θερμοκρασία μπορεί να μετρηθεί με αρκετό βαθμό ακρίβειας. Η εξωτερική θερμοκρασία είναι η πηγή των μετρήσεων και η θέση του υδραργύρου στον γυάλινο σωλήνα είναι η παρατηρήσιμη ποσοτικοποίηση της θερμοκρασίας που μπορεί να γίνει κατανοητή από τους παρατηρητές. Συνήθως, τα θερμόμετρα υδραργύρου σε γυαλί χρησιμοποιούνται μόνο για μη επιστημονικούς σκοπούς, επειδή δεν είναι εξαιρετικά ακριβή. Σε ορισμένες περιπτώσεις, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εργαστήρια χημείας γυμνασίου ή κολεγίου όταν μια πολύ ακριβής μέτρηση της θερμοκρασίας δεν είναι σημαντική.
Ένας πιο πολύπλοκος αισθητήρας θερμοκρασίας θα είναι γενικά μηχανογραφημένος για πιο ακριβή αποτελέσματα. Αυτά, επίσης, μερικές φορές χρησιμοποιούνται σε σπίτια για μη επιστημονικούς σκοπούς. Μερικοί άνθρωποι κρατούν έξω αισθητήρες που στέλνουν ασύρματα την εξωτερική θερμοκρασία σε μια ψηφιακή οθόνη μέσα. Σε ένα εργαστήριο, ένας ψηφιακός αισθητήρας συνήθως βαθμονομείται ώστε να είναι πολύ πιο ακριβής. Αυτές οι συσκευές έχουν συνήθως μία από τις δύο μορφές: οι αισθητήρες επαφής μετρούν τις δικές τους θερμοκρασίες αφού έχουν επιτύχει τη θερμική ισορροπία με το περιβάλλον τους και οι αισθητήρες χωρίς επαφή μετρούν την ακτινοβολία θερμότητας από το περιβάλλον τους σε μια δεδομένη περιοχή. Όλοι οι αισθητήρες θερμότητας τείνουν να έχουν κάποιο επίπεδο σφάλματος στις ενδείξεις τους, καθώς η θερμοκρασία είναι αρκετά δύσκολο να μετρηθεί με ακρίβεια.
Πολλοί οργανισμοί, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων και των περισσότερων ζώων, έχουν βιολογικούς αισθητήρες θερμοκρασίας που έχουν ουσιαστικά την ίδια λειτουργία με τους τεχνητούς: συλλέγουν δεδομένα και τα μεταφέρουν σε κατανοητή μορφή. Τα ανθρώπινα αισθητήρια νεύρα, για παράδειγμα, στέλνουν αισθητηριακές πληροφορίες από το δέρμα στον εγκέφαλο με τη μορφή ηλεκτρικών ερεθισμάτων. Ο εγκέφαλος παράγει τις αισθήσεις του ζεστού και του κρύου που βιώνουν οι άνθρωποι ενώ στέκονται στον ήλιο ή περπατούν μέσα στο χιόνι. Ενώ οι ίδιες οι παρορμήσεις δεν θα είχαν νόημα εάν έβαιναν μπροστά σε ένα άτομο, τα γενικά συναισθήματα του ζεστού και του κρύου είναι απολύτως λογικά.