Ein Bimetall (z.B. aus Messing und Eisen) ist zu einer Spirale aufgewickelt (vgl. nebenstehende Skizze). Ein Ende des Metalls (links) ist starr befestigt, das andere ist mit dem Umfang einer drehbaren Achse verbunden, an der sich der Zeiger des Thermometers befindet.

Da sich Messing stärker ausdehnt als Eisen (bei gleicher Länge und gleicher Temperaturerhöhung), wird die Achse im Uhrzeigersinn gedreht, der Zeiger schlägt nach rechts aus. Bei Abkühlung läuft der umgekehrte Prozess ab.