디지털 온도계는 온도 민감 소자 즉 온도 센서 (예: 백금 저항, 열전대, 반도체, 열민감 저항 등) 를 사용하여 온도의 변화를 전기 신호의 변화로 변환한다. 예를 들어 전압과 전류의 변화, 온도 변화와 전기 신호의 변화는 일정한 관계가 있다. 예를 들어 선형 관계, 일정한 곡선 관계 등이다. 이 전기 신호는 아날로그 회로 즉 AD 변환 회로를 사용하여 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하거나 숫자 단위, 예를 들어 이 수치 단위와 연결하여 온도 단위를 나타낼 수 있다. LED, LCD 또는 컴퓨터 화면 등이 표시되어 관찰을 준다.이렇게 하면 디지털 온도계의 기본 온도 측정 기능이 완성된다.

디지털 온도계는 사용하는 센서에 따라 AD 변환 회로 및 처리 단위에 따라 정밀도, 안정성, 온도 측정 범위 등이 다르므로 실제 상황에 따라 규격에 맞는 디지털 온도계를 선택해야 한다.

디지털 온도계에는 휴대용, 반장식, 그리고 의료용의 작은 부피 등이 있다.