熱電偶的測量誤差來自多個方面，如熱電偶自身的分度誤差，傳輸過程中補償導線引起的誤差，參考靂補償誤差，安裝引起的熱交換誤差以及二次儀表的測量誤差等。
(1)熱電性能發生變化引起的誤差。熱電偶本身存在的分度誤差，理論上應在熱電偶誤差允許范圍之內，否則不允許出廠。熱電偶在使用過程中，由于使用時間過長或受環境的影響，如電極受到了腐蝕、污染、損耗等，不僅使用壽命縮短，而且熱電性能也要發生變化，造成一定的溫度測量誤差。熱電性能發生變化引起的誤差要比熱電偶分度誤差大得多。因此，在使用過程中經常對熱電偶進行校驗。
(2)參考端溫度補償引起的誤差。熱電偶溫度測量儀表多采用銅補償電阻或補償電橋來補償參考端的溫度變化，補償的溫度精度和范圍有限，引起補償誤差較大。現代智能儀表多采用熱敏元件來補償參考端的溫度變化，如熱敏電阻、熱敏半導體器件，雖然溫度補償精度得到了提高，但由于熱敏元件本身和測量電路的誤差，也將導致參考端溫度補償誤差。
(3)補償導線的誤差。補償導線誤差是由于所采用補償導線的電特性與熱電偶不完全匹配引起的，這就要求選擇的補償導線盡量與熱電偶的電特性匹配。另外，如果測量溫度超出了補償導線所允許的溫度值，測覺誤差將顯著增加。
(4)熱交換引起的誤差。實際應用中，一方面熱電偶很少與被測對象接觸，相隔一定距離，與被測對象難以達到完全熱平衡狀態，產生一定的測量誤差;另一方面帶保護管的熱電偶，若密封不好，熱量將沿熱電極和保護管向周圍傳遞，造成熱電偶與被測對象的溫度誤差。
(5)二次儀表引起的誤差。二次儀表將熱電偶信號轉化為溫度值顯示出來，在轉化過程中要經過放大、濾波、數據處理等環節，特別是在模擬信號處理環節中，必將引起轉換誤差。由于屏蔽和絕緣**，導致干擾電壓進人溫度測量儀表，也將產生測址誤差。
