Un thermomètre à liquide fonctionne en utilisant la dilatation thermique d'un liquide dans un tube capillaire pour mesurer la température. La précision de cette méthode varie selon le liquide utilisé, mais tous utilisent le fait que lorsque la plupart des liquides sont chauffés, ils se dilatent. Les types courants de thermomètres à liquide utilisent du mercure, du toluène ou des liquides biodégradables moins toxiques.
La dilatation thermique des liquides à des températures normales est généralement faible, mais est tout à fait suffisante pour les thermomètres à liquide. Le liquide est normalement stocké dans une ampoule au bas du thermomètre, mais cette ampoule est très large par rapport au tube capillaire, qui est suffisamment fin pour que toute expansion de volume provoque une différence significative de hauteur de liquide.
Les thermomètres à liquide doivent être soigneusement calibrés pour afficher la bonne température. Chaque liquide utilisé a un taux de dilatation thermique différent. De plus, le liquide se comporte différemment en fonction du niveau d'immersion, et donc tout thermomètre à liquide n'est correctement calibré que pour un certain niveau. Une immersion plus ou moins grande dans la substance mesurée entraîne une erreur.
Le thermomètre à liquide est un mécanisme très simple qui ne nécessite que l'œil humain pour lire, et il est donc largement utilisé. Ils sont plus précis que de nombreux autres types de thermomètres d'usage courant, bien qu'ils aient tendance à être moins pratiques pour de nombreuses applications.
