טמפרטורה מתבצעת באמצעות מד טמפרטורה (טרמומטר). קיים מגוון של מדי טמפרטורה הפועלים על פי מספר עקרונות פיסיקליים:
שינוי נפח נוזל: שינוי בטמפרטורת גופים גורם לשינוי בנפחם, עובדה זאת מנוצלת במדי טמפרטורה המורכבים מצינורית זכוכית ובתוכה נוזל. בטמפרטורה נמוכה נפח הנוזל קטן ופניו העליונים מגיעים לגובה מסוים. ככל שהטמפרטורה גדלה כך גדל נפח הנוזל ומקום פניו העליונים עולה. את מידת הטמפרטורה ניתן לקרוא בפשטות מהשנתות המשורטטות על גבי צינורית הזכוכית.
עיקרון "בי מטל": לכל חומר מקדם התפשטות תרמית שונה – חומרים שונים יתארכו באופן שונה כתוצאה משינוי הטמפרטורה. ניתן להצמיד בחוזקה שני לוחות של מתכות שונות. לוח אחד יתארך במידה רבה בעקבות השתנות הטמפרטורה והלוח השני יתארך במידה פחותה. כתוצאה מכך הצמד יתכופף, מידת הכיפוף תייצג את הטמפרטורה באמצעות מחוג.
עיקרון "טרמו-קאפל": הפרש פוטנציאלים חשמליים בצמד מתכות כתוצאה משינוי טמפרטורה (עיקרון טרמו-קאפל). כאשר מצמידים קצוות של מתכות זה לזה נוצר ביניהן הפרש פוטנציאלים חשמלי התלוי בטמפרטורה, הפרש זה מתורגם לטמפרטורה המוצגת באמצעות מחוג או צג דיגיטלי.
עיקרון IR: כל גוף פולט לסביבתו קרינה באורכי הגלים ה"תת-אדומים" – IR. קרינה שעוצמתה משתנה על פי הטמפרטורה. ניתן למדוד את עוצמת הקרינה הנפלטת מהגוף הנמדד ולדעת על פיה את טמפרטורת הגוף. שיטה נוחה מאד ופשוטה למדידת טמפרטורה כאשר לא ניתן להתקרב לגוף הנמדד, מכשיר המדידה מצביע מרחוק על הגוף הנמדד והטמפרטורה מוצגת באמצעות צג דיגיטלי על המכשיר.
מדי הטמפרטורה מיוצרים במגוון גדול של צורות וגדלים: מד טמפרטורה עם צינוריות זכוכית ונוזל בגדלים שונים ובצורות שונות (אנכיים, זוויתיים), מדי טמפרטורה עגולים הכוללים סקאלה ומחוג ומחוברים למגוון של חיישני קצה באורכים משתנים, קשיחים או גמישים. מד טמפרטורה הכולל צג דיגיטאלי, מדי טמפרטורה המשולבים עם מדי לחות ואוגרי נתונים, מדי טמפרטורה אינפרא אדום לחישה מרחוק של טמפרטורה.