Рабочее вещество медицинского термометра — ртуть. Его колба имеет гораздо больший объем, чем капиллярная трубка над ней. Под влиянием температуры тела ртуть в колбе претерпевает небольшое изменение; расширение ртути вызывает значительное изменение длины ртутного столба внутри трубки.
Температура человеческого тела колеблется от 35 до 42 градусов, поэтому шкала клинического термометра разделена на 35–42 градуса, причем каждый градус делится на 10 частей, что позволяет термометру иметь точность до 1/10 градуса. При снятии показаний термометр необходимо вынуть из подмышки или рта, при этом температура колбы снизится. Чтобы гарантировать, что показания по-прежнему отражают температуру тела, требуется специальная конструкция: очень тонкая трубка между колбой и прямой стеклянной трубкой-сужение. Нижняя часть термометра, возле колбы, имеет очень узкое изогнутое горлышко. При измерении температуры тела ртуть в колбе расширяется по мере повышения температуры, выталкиваясь через сужающуюся трубку в прямую трубку, поднимаясь от горлышка до определенного положения внутри трубки. При достижении теплового равновесия с температурой тела столбик ртути остается постоянным. Когда наружная температура низкая, ртуть сжимается в объеме при контакте с холодным воздухом, отрываясь от узкого изогнутого горлышка. Это предотвращает попадание ртути из тонкой трубки обратно в колбу, сохраняя высоту, которой достигает столб ртути при контакте с телом. Поэтому, когда он покидает тело, он все равно указывает температуру тела. После использования клинический термометр следует «вернуть», сильно встряхнув верхнюю часть термометра вниз, чтобы позволить ртути, поднявшейся в трубку, вернуться в колбу. Другие термометры ни в коем случае нельзя встряхивать; это ключевое отличие клинического термометра от других жидкостных термометров.
