A klinikai hőmérő munkaanyaga a higany. A burája sokkal nagyobb térfogatú, mint a felette lévő kapilláriscső. A testhőmérséklet hatására az izzóban lévő higany enyhe változáson megy keresztül; a higany tágulása jelentős változást okoz a csövön belüli higanyoszlop hosszában.
Az emberi testhőmérséklet 35 fok és 42 fok között változik, ezért a klinikai hőmérő skálája 35 és 42 fok között van felosztva, és minden fok további 10 részre oszlik, így a hőmérő 1/10 fokos pontosságot tesz lehetővé. Leolvasáskor a hőmérőt el kell távolítani a hónaljból vagy a szájból, ekkor az izzó hőmérséklete csökkenni fog. Annak biztosítására, hogy a leolvasott érték továbbra is a testhőmérsékletet tükrözze, speciális kialakításra van szükség: a nagyon vékony csőre az izzó és az egyenes üvegcső között -a szűkület. A hőmérő alsó része, az izzó közelében, nagyon keskeny, ívelt nyakkal rendelkezik. A testhőmérséklet mérésekor az izzóban lévő higany a hőmérséklet emelkedésével kitágul, a szűkítő csövön keresztül az egyenes csőbe kényszerül, és a nyaktól egy bizonyos pozícióba emelkedik a csövön belül. Amikor a testhőmérséklet mellett létrejön a termikus egyensúly, a higanyoszlop állandó marad. Ha a külső hőmérséklet alacsony, a higany térfogata összehúzódik a hideg levegővel érintkezve, és a keskeny, ívelt nyaknál leszakad. Ez megakadályozza, hogy a vékony csőben lévő higany visszafolyjon a burába, és megőrzi azt a magasságot, amelyet a higanyoszlop elért, amikor érintkezik a testtel. Ezért, amikor elhagyja a testet, továbbra is jelzi a testhőmérsékletet. Használat után egy klinikai hőmérőt kell "visszatenni" úgy, hogy a hőmérő tetejét erőteljesen lefelé rázzuk, hogy a csőbe felszállt higany visszatérjen a gömbbe. Más hőmérőket soha nem szabad megrázni; ez a legfontosabb különbség a klinikai hőmérő és más folyadékhőmérők között.
