De basisstructuur van een thermometer omvat een glazen bol (temperatuur-waarnemende bol), een capillaire buis, schaallijnen, een temperatuur-waarnemende vloeistof (zoals kwik of alcohol) en een buitenbehuizing. Een kwikthermometer geeft bijvoorbeeld de temperatuur aan door gebruik te maken van de thermische uitzetting en samentrekking van kwik in de glazen bol, waardoor het in de capillaire buis stijgt en daalt.
De basisstructuur van een thermometer omvat een temperatuur-sensorelement, een apparaat voor signaalconversie en een weergavemodule. In een infraroodthermometer is het temperatuursensorelement- bijvoorbeeld een infrarooddetector, het signaalconversieapparaat zet het stralingssignaal om in een elektrisch signaal en de weergavemodule geeft de temperatuurwaarde weer.