المادة العاملة لمقياس الحرارة السريري هي الزئبق. حجم بصيلتها أكبر بكثير من حجم الأنبوب الشعري الموجود فوقها. بسبب تأثير درجة حرارة الجسم، يتعرض الزئبق الموجود في المصباح لتغيير طفيف؛ ويؤدي تمدد الزئبق إلى تغير كبير في طول عمود الزئبق داخل الأنبوب.
تتراوح درجة حرارة جسم الإنسان بين 35 درجة و42 درجة، لذلك ينقسم مقياس الحرارة السريري إلى 35 درجة إلى 42 درجة، مع تقسيم كل درجة إلى 10 أجزاء، مما يسمح لمقياس الحرارة أن يكون دقيقًا إلى 1/10 من الدرجة. عند أخذ القراءة، يجب إزالة مقياس الحرارة من الإبط أو الفم، وعند هذه النقطة ستنخفض درجة حرارة البصيلة. للتأكد من أن القراءة لا تزال تمثل درجة حرارة الجسم، يلزم تصميم خاص: الأنبوب الرفيع جدًا بين البصلة والأنبوب الزجاجي المستقيم-الانقباض. الجزء السفلي من مقياس الحرارة، بالقرب من المصباح، له رقبة ضيقة جدًا ومنحنية. عند قياس درجة حرارة الجسم، يتمدد الزئبق الموجود في البصلة مع ارتفاع درجة الحرارة، حيث يتم دفعه عبر أنبوب الانقباض إلى الأنبوب المستقيم، ويرتفع من الرقبة إلى موضع معين داخل الأنبوب. عند الوصول إلى التوازن الحراري مع درجة حرارة الجسم، يظل عمود الزئبق ثابتًا. عندما تكون درجة الحرارة الخارجية منخفضة، يتقلص حجم الزئبق عند ملامسته للهواء البارد، وينكسر عند الرقبة الضيقة المنحنية. وهذا يمنع الزئبق الموجود في الأنبوب الرفيع من التدفق مرة أخرى إلى المصباح، مما يحافظ على الارتفاع الذي وصل إليه عمود الزئبق عند ملامسته للجسم. ولذلك، عندما يغادر الجسم، فإنه لا يزال يشير إلى درجة حرارة الجسم. بعد الاستخدام، يجب "إرجاع" مقياس الحرارة السريري عن طريق هز الجزء العلوي من مقياس الحرارة بقوة لأسفل للسماح للزئبق الذي ارتفع إلى الأنبوب بالعودة إلى المصباح. لا ينبغي أبدا أن تهتز موازين الحرارة الأخرى؛ هذا هو الفرق الرئيسي بين مقياس الحرارة السريري ومقاييس الحرارة السائلة الأخرى.
