พื้นฐานทางทฤษฎีสำหรับเทอร์โมมิเตอร์คือกฎข้อที่ 0 ของอุณหพลศาสตร์ซึ่งตั้งสมมติฐานว่า ถ้าคุณมีวัตถุสามตัว ได้แก่ A, B และ C ถ้า A และ B อยู่ที่อุณหภูมิเดียวกัน และ B และ C อยู่ที่อุณหภูมิเดียวกัน ดังนั้น A และ C จะเป็น ที่อุณหภูมิเดียวกัน B แน่นอนคือเทอร์โมมิเตอร์ พื้นฐานเชิงปฏิบัติของเทอร์โมเมตรีคือการมีอยู่ของเซลล์สามจุด จุดสามจุดคือสภาวะของความดัน ปริมาตร และ อุณหภูมิ ซึ่งมีสามเฟสพร้อมกัน เช่น ของแข็ง ไอ และของเหลว สำหรับส่วนประกอบเดียว จะไม่มีระดับความอิสระที่จุดสามจุด และการเปลี่ยนแปลงใดๆ ในตัวแปรทั้งสามจะส่งผลให้เฟสหนึ่งเฟสหรือมากกว่านั้นหายไปจากเซลล์ ดังนั้น เซลล์จุดสามจุดสามารถใช้เป็นข้อมูลอ้างอิงสากลสำหรับอุณหภูมิและความดัน (ดูกฎของเฟส Gibbs )