Tveir leiðarar af mismunandi samsetningu (kallaðir varmaþræðir eða hitarafskaut) eru tengdir í báða enda til að mynda hringrás. Þegar hitastig þessara tveggja móta er mismunandi myndast rafkraftur í hringrásinni. Þetta fyrirbæri er kallað varmaorkuáhrifin og þessi raforkukraftur er kallaður varmaorkuspennan. Hitaeiningar nota þessa meginreglu til hitamælinga. Endirinn sem er notaður beint til að mæla hitastig miðilsins er kallaður vinnsluendinn (einnig kallaður mæliendinn), og hinn endinn er kallaður kaldur endinn (einnig kallaður bótaendinn). Kaldur endinn er tengdur við skjátæki eða samsvarandi tæki, sem gefur til kynna varmarafmagnið sem myndast af hitaeiningunni.
Hitaeining er í meginatriðum orkubreytir sem breytir varmaorku í raforku, með því að nota framleidda hitarafmagnið til að mæla hitastig. Eftirfarandi atriði ber að hafa í huga varðandi hitarafmagn hitaeiningar:
1. Hitakraftur hitaeiningarinnar er fall af hitamuninum á milli tveggja endanna á vinnuenda hitaeiningarinnar, ekki fall af hitamuninum á köldu endanum og vinnuendanum;
2. Stærð hitaorkugetunnar sem myndast af hitaeiningunni, þegar hitaeiningarefnið er einsleitt, er óháð lengd og þvermál hitaeiningarinnar, og tengist aðeins samsetningu hitahólfsefnisins og hitamuninn á milli tveggja endanna;
3. Þegar efni þessara tveggja hitaeiningavíra eru ákvörðuð, er stærð hitaorkugetu hitaeiningarinnar aðeins tengd við hitamun hitastigsins. Ef hitastigi kalda enda hitaeiningarinnar er haldið stöðugu, þá er hitaraflsgeta hitaeiningarinnar eitt-gild fall af hitastigi vinnuenda. Tveir leiðarar eða hálfleiðarar A og B úr mismunandi efnum eru soðnir saman til að mynda lokaða hringrás. Þegar hitamunur er á milli tveggja móta 1 og 2 leiðara A og B myndast rafkraftur á milli þeirra sem myndar þannig straum í hringrásinni. Hitaeiningar vinna með því að nýta þessi áhrif.
