一體化熱電偶一般由測溫探頭（熱電偶或熱電阻傳感器）和兩線制固體電子單元組成。采用固體模塊形式將測溫探頭直接安裝在接線盒內，從而形成一體化熱電偶. 一體化熱電偶溫度變送器是由基準單元、R/V轉換單元、線性電路、反接保護、限流保護、V/I轉換單元等組成。測溫一體化熱電偶信號轉換放大后，再由線性電路對溫度的非線性關系進行補償，經V/I轉換電路后輸出一個與被測溫度成線性關系的4～20mA的恒流信號。
溫度變送器一般由基準源、冷端補償、放大單元、線性化處理、V/I轉換、斷偶處理、反接保護、限流保護等電路單元組成。它是將熱電偶產生的熱電勢經冷端補償放大后，再帽由線性電路消除熱電勢與溫度的非線性誤差，后放大轉換為4～20mA電流輸出信號。為防止熱電偶測量中由于電偶斷絲而使控溫失效造成事故，變送器中還設有斷電保護電路。當熱電偶斷絲或接解不良時，變送器會輸出大值（28mA）以使儀表切斷電源。
一體化熱電偶具有結構簡單、節省引線、輸出信號大、抗干擾能力強、線性好、顯示儀表簡單、固體模塊抗震防潮、有反接保護和限流保護、工作可靠等優點。