补偿导线功能的实质是热电偶的延伸，热电偶的补偿线是在一定温度范围内（包括室温0）与匹配热电偶的热电动势具有相同标称值的线对。它是一对在特定温度范围（包括常温0）内与匹配热电偶的热电动势具有相同标称值的绝缘电线。使用它们连接热电偶和测量设备等同于将热电偶扩展到测量设备。
因为补偿导线是在一定温度范围（包括室温0）内与匹配热电偶的热电动势具有相同标称值的一对绝缘电线，因此可以在一定范围内构造热电偶。实际上，补偿类型的补偿线和相同分区的热电偶是用相同的材料制成的。根据热电偶中间导体的定律，“只要中间导体两端的温度都在中间，中间导体（第三导体）就连接到热电偶电路上。类似地，中间导体的引入没有影响。也就是说，如果不考虑热电偶的影响，并且补偿线的大小等于热电偶末端之间的热电势，则补偿线也可以产生热电势。
正确使用时，热电偶的电位会叠加在补偿导线的电位上，在冷，热端温度不变的情况下，温度会升高。在热电偶和补偿线的连接处发生变化，热电偶的温差电势增量的增加大补偿线的热电势降低，反之亦然，以补偿热电偶和测量设备之间温度变化的影响。测量装置测量由热电偶产生的热电势和由补偿线产生的补偿电势叠加电势。
