双金属的一种是铁和镍的合金，它是一种低热膨胀合金，在室温附近热膨胀系数几乎为0。另一类双金属是热膨胀系数非常高的合金，是在锰中添加铬、铜等制成的。双金属是通过将这两个金属板堆叠并冷轧成单个金属板来制造的。
长时间使用时，性能可能会因受热而发生变化，因此制造时需要先进的技术。通过加热双金属，具有较高热膨胀系数的合金侧发生膨胀，导致其与具有较低热膨胀系数的合金侧向内翘曲。双金属温度计具有利用此时产生的力来移动温度计针的机构。
实际结构由缠绕在螺旋弹簧中的双金属组成，螺旋弹簧会随着温度变化而扭转指针，从而旋转指针。低热膨胀合金英文称为invar，是注册商标。它是一种含有64%铁、36%镍和少量锰的合金。其特点是热膨胀低，即使温度升高，晶体整体也几乎不发生热膨胀。
