Il tipo più comune di generatore termoelettrico è una termocoppia, costituita da due materiali metallici o semiconduttori diversi uniti alle estremità. Quando una giunzione della termocoppia viene riscaldata mentre l'altra viene mantenuta fredda, si crea una differenza di tensione tra le giunzioni, creando una corrente elettrica.
I generatori termoelettrici sono dispositivi a stato solido che non hanno parti in movimento, il che li rende affidabili e silenziosi. Sono spesso utilizzati in applicazioni in cui è necessaria una piccola quantità di elettricità, come in località remote o per alimentare piccoli dispositivi come sensori o impianti medici.
L’efficienza dei generatori termoelettrici è relativamente bassa rispetto ad altri metodi di generazione di elettricità, ma possono funzionare in un ampio intervallo di temperature e convertire il calore da qualsiasi fonte, compreso il calore di scarto dei processi industriali o i gas di scarico dei veicoli.