Il termometro a liquido consiste di un tubo capillare di vetro collegato ad un bulbo dello stesso materiale. Esso è parzialmente riempito di mercurio. Il tubo di vetro è fissato con del filo metallico ad un supporto costituito da una lamina metallica graduata, alla cui sommità si trova uno spago per poterlo appendere. La scala è divisa in decimi di grado e va da -9° a +34°. Le temperature sono stampigliate per ogni grado.

All'aumentare della temperatura, a causa della maggior dilatazione del liquido rispetto a quella del vetro, il liquido sale nel capillare. La differenza tra il livello iniziale e quello finale è proporzionale alla differenza di temperatura che ha provocato la dilatazione. Ciascun termometro deve essere tarato in modo che, per una certa dilatazione, si legga sempre sulla scala la stessa temperatura e che due termometri diversi nelle stesse condizioni segnino la stessa temperatura. A questo scopo si scelgono dei fenomeni fisici che, fissate certe condizioni, avvengono sempre alla stessa temperatura. Tali sono i cambiamenti di stato, ad esempio la fusione del ghiaccio e l'ebollizione dell'acqua alla pressione di una atmosfera.