ตัวควบคุมอุณหภูมิ (thermostat) เป็นเครื่องมือสำหรับควบคุมอุณหภูมิภายในบริเวณใดบริเวณหนึ่งให้มีระดับตามที่ต้องการ ตัวควบคุมอุณหภูมิประกอบด้วยส่วนใหญ่ๆ ๒ ส่วน คือ หน่วยสัมผัสอุณหภูมิกับหน่วยที่ใช้บังคับหรือควบคุมอุณหภูมิหน่วยสัมผัสอุณหภูมิ มีหน้าที่ตรวจวัดอุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงไปจากระดับอุณหภูมิที่ต้องการ เมื่อตรวจวัดได้ก็รายงานไปยังส่วนที่ใช้บังคับให้ควบคุมอุณหภูมิไว้อีกต่อหนึ่ง
ส่วนสืบเสาะความร้อนเย็นของตัวควบคุมอุณหภูมิที่ใช้กันมี ๕ แบบ คือ
แบบที่ ๑ ใช้แผ่นโลหะสองชนิดที่มีสัมประสิทธิ์การขยายตัวไม่เท่ากันยึดติดกันไว้ (ส่วนมากใช้เหล็กกับทองเหลือง) เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไป โลหะทั้งสองจะโค้งงอ
แบบที่ ๒ อาศัยการขยายตัวของของเหลวเมื่อได้รับความร้อน ของเหลวจะขยายตัวดันแท่งโลหะให้เคลื่อนที่ไป
แบบที่ ๓ ใช้กล่องโลหะที่ย่นพับเป็นกลีบ ยืดหดตัวได้เช่นเดียวกับหีบเพลงชัก ภายในบรรจุของเหลว ไอ หรือก๊าซ เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลงไปปริมาตรของกล่องโลหะจะเปลี่ยนไป
แบบที่ ๔ ใช้ไฟฟ้า ความต้านทานไฟฟ้าของเส้นลวดเปลี่ยนแปลงไป จากสมบัติทางไฟฟ้านี้เองที่นำมาใช้ทำตัวควบคุมอุณหภูมิ
แบบที่ ๕ ใช้สารกึ่งตัวนำ เช่น เทอร์มิสเตอร์(thermistor) ซึ่งเปลี่ยนค่าความต้านทานไฟฟ้าไปตามอุณหภูมิ
การเปลี่ยนแปลงแบบต่างๆ ของหน่วยสัมผัสอุณหภูมิเมื่อได้รับความร้อน จะทำให้เกิดการเคลื่อนไหว นำการเคลื่อนไหวไปบังคับเครื่องกลไก หรือสวิตช์ เพื่อให้สวิตช์ปิดเปิด หรือบังคับมอเตอร์ให้หมุนไปทางขวาหรือซ้าย ก็จะสามารถควบคุมอุณหภูมิให้คงที่อยู่ได้ตามต้องการ ตัวควบคุมอุณหภูมิที่ใช้อยู่ในเครื่องใช้ในบ้านมีอยู่ในเตารีดไฟฟ้า ตู้เย็น เครื่องปรับอากาศ เครื่องต้มน้ำร้อน หม้อหุงข้าวไฟฟ้า เป็นต้น
