玻璃棒温度计采用热胀冷缩效应的测温原理：当温度变化时，玻璃球中的液体体积会发生膨胀或收缩，使进入毛细管中的液柱高度发生变化，从刻度上可指示出温度的变化。

玻璃棒温度计的刻度分辨力高低与它的灵敏度有关，灵敏度大，则温度表的刻度分辨力高。要提高温度表的灵敏度，可增大测温液的体积或减小毛细管的直径。但增大测温液的体积，不易于与被测物质取得热平衡，造成较大的滞后误差，且容易使球部产生变形；而减小毛细管直径则会使毛细管不易加工均匀，造成液柱上升不均匀，影响测量准确性。因此，应取适当的灵敏度。

另外，温度表的灵敏度还与测温液和玻璃的热膨胀系数之差有关，且成正比。一般均选取热膨胀系数较大的液体作为测温液，而玻璃的热膨胀系数应尽可能的小。常用的测温液有水银和酒精。