טמפרטורה היא כמות פיזיקלית המאפיינת את מידת החמות או הקור של חפץ, והיא מהווה פרמטר מדידה מכריע ונמצא בכל מקום בייצור תעשייתי וחקלאי. מדידת ובקרת טמפרטורה ממלאות תפקיד חיוני בהבטחת איכות המוצר, שיפור יעילות הייצור, חיסכון באנרגיה, הבטחת בטיחות הייצור וקידום פיתוח כלכלי לאומי. בשל השימוש הנרחב במדידת טמפרטורה, חיישני טמפרטורה נמצאים במקום הראשון במספר מבין כל סוגי החיישנים, מהווים כ-50%.
חיישני טמפרטורה מודדים בעקיפין טמפרטורה על ידי התבוננות כיצד תכונותיו של אובייקט משתנות עם הטמפרטורה. חומרים ורכיבים רבים מציגים תכונות המשתנות עם הטמפרטורה, וכתוצאה מכך מגוון רחב של חומרים המתאימים לשימוש כחיישני טמפרטורה. הפרמטרים הפיזיים של חיישן טמפרטורה המשתנים עם הטמפרטורה כוללים בין היתר: התפשטות, התנגדות, קיבול, כוח אלקטרו-מוטורי, תכונות מגנטיות, תדר, מאפיינים אופטיים ורעש תרמי. עם התפתחות הייצור, ימשיכו להופיע סוגים חדשים של חיישני טמפרטורה.
מכיוון שטווח מדידת הטמפרטורה בייצור התעשייתי והחקלאי רחב ביותר, נע בין מאות מעלות מתחת לאפס ועד אלפי מעלות מעל האפס, ניתן להשתמש בחיישני טמפרטורה מחומרים שונים רק בטווח טמפרטורות מסוים.
שיטות המגע בין חיישני טמפרטורה לבין המדיום הנמדד מחולקות לשתי קטגוריות עיקריות: מגע ואי-מגע. חיישני טמפרטורת מגע דורשים מגע תרמי עם המדיום הנמדד כדי להבטיח חילופי חום מספקים ולהגיע לאותה טמפרטורה. חיישן מסוג זה כולל בעיקר חיישני התנגדות, צמדים תרמיים וחיישני טמפרטורה של צומת PN. חיישני טמפרטורה ללא-מגע אינם דורשים מגע עם המדיום הנמדד; במקום זאת, הטמפרטורה נמדדת באמצעות קרינה תרמית או הסעה של המדיום הנמדד. חיישן מסוג זה כולל בעיקר חיישני טמפרטורה אינפרא אדום. היתרון העיקרי של שיטת מדידת טמפרטורה זו הוא היכולת שלה למדוד את הטמפרטורה של חומרים נעים (כגון טמפרטורת המיסב של רכבת שנעה לאט או הטמפרטורה של כבשן מלט מסתובב) וחפצים בעלי קיבולת חום קטנה (כגון חלוקת הטמפרטורה בתוך מעגל משולב).