Temperaturni aktuator je vsaka naprava, ki vklopi in izklopi opremo kot odziv na temperaturne spremembe. Za merjenje temperaturnih sprememb lahko uporabljajo različne metode, vključno s kovinami, kemikalijami ali plini. Naprave za nadzor temperature se lahko razlikujejo od preprostega domačega termostata za krmiljenje grelnikov ali klimatskih naprav do zapletenih sistemov, ki nadzorujejo kemične reakcije v industrijskih obratih.
Oprema za ogrevanje in klimatizacijo je priključena na termostat v notranjosti objekta. Do poznega 20. stoletja so termostati uporabljali živosrebrno stikalo za nadzor sistema. Ta temperaturni aktuator je uporabljal bimetalni trak, ki je bil zvit trak dveh kovin, zlitih po svoji dolžini. Ko se temperatura spremeni, se kovini razširita ali skrčita z nekoliko drugačno hitrostjo, tuljava pa spremeni obliko.
Živo srebro je bilo nameščeno v stekleno cev, nameščeno na enem koncu bimetalne tuljave. Tekoče živo srebro se je premikalo naprej in nazaj znotraj cevi, ko se je temperatura spreminjala in aktivirala električna vezja za nadzor ogrevanja ali hlajenja. Temperatura je vplivala samo na bimetalni trak; živo srebro je ostalo nespremenjeno. Vendar je uporaba živega srebra zaradi njegove strupenosti do konca 20. stoletja izginila.
Kemikalije se lahko uporabljajo za nadzor temperaturnega aktuatorja, bodisi s spreminjanjem velikosti, faze ali parnega tlaka, nekatere kemikalije pa se širijo in krčijo s temperaturnimi spremembami. Ko so zapečatene v cevi z batom na enem koncu, lahko spremembe temperature povzročijo, da se bat premakne in aktivira stikalo. Fazna sprememba se nanaša na spremembo kemikalije iz trdnega v tekoče ali iz tekočine v plin. Termostati za vozila, ki se uporabljajo za nadzor temperature motorja, uporabljajo voščeno tesnilo, ki postane tekočina, ko se motor segreje, in odpre ventil, ki omogoča kroženje hladilne tekočine motorja. To se bo spet spremenilo v trdno snov, ko se motor ohladi.
Parni tlak se lahko uporablja za nadzor temperature na dva načina. Ena vrsta temperaturnega aktuatorja meri tlak hlapov iz topila, zaprtega v cevi in priključenega na rezervoar za kemični proces ali cev. Ko se temperatura dvigne, se poveča tudi parni tlak topila in lahko aktivira stikalo.
Druga vrsta parnega aktuatorja je krmilnik s kovinskim hidridom. Kovinski hidridi vsebujejo molekule vodika, ki z naraščanjem temperature postanejo vodikov plin. Naraščajoči tlak vodikovega plina lahko pritisne na bat in se uporablja kot temperaturni aktuator. Sistemi protipožarnih brizgalk lahko uporabljajo te naprave za odpiranje in zapiranje brizgalnih glav za nadzor vode. Ko je ogenj ugasnjen, se vodikov plin vrne v kovino, tlak plina pade in brizgalna glava se zapre.
Elektronski nadzor temperature je začel nadomeščati mehanske naprave v poznem 20. stoletju. Lahko se izdelajo naprave, imenovane termistorji, ki so temperaturno občutljivi krmilniki brez gibljivih delov, ki omogočajo nadzor ozkega temperaturnega območja. Termistorji se lahko priključijo na krmilna vezja, ki vklopijo in izklopijo sisteme za ogrevanje ali hlajenje in se uporabljajo v številnih digitalnih termostatih.