Temperaturni senzor je naprava, ki zbira podatke o temperaturi iz vira in jih pretvori v obliko, ki jo lahko razume opazovalec ali druga naprava. Ti senzorji so na voljo v različnih oblikah in se uporabljajo za najrazličnejše namene, od preproste domače uporabe do izjemno natančne in natančne znanstvene uporabe. Imajo zelo pomembno vlogo skoraj povsod, kjer se uporabljajo; poznavanje temperature pomaga ljudem izbrati oblačila pred sprehodom zunaj, tako kot kemikom pomaga razumeti podatke, zbrane pri kompleksni kemični reakciji.
Najbolj znan primer je termometer z živim srebrom v steklu. Živo srebro se širi in krči glede na temperaturne spremembe; ko so te spremembe prostornine kvantificirane, je mogoče temperaturo izmeriti s primerno stopnjo natančnosti. Zunanja temperatura je vir meritev in položaj živega srebra v stekleni cevi je opazovana kvantifikacija temperature, ki jo lahko razumejo opazovalci. Običajno se termometri z živim srebrom v steklu uporabljajo samo v neznanstvene namene, ker niso izjemno natančni. V nekaterih primerih se lahko uporabljajo v srednješolskih ali visokošolskih kemijskih laboratorijih, ko zelo natančno merjenje temperature ni pomembno.
Bolj zapleten temperaturni senzor bo običajno računalniško podprt za natančnejše rezultate. Tudi te se včasih uporabljajo v domovih v neznanstvene namene; nekateri ljudje hranijo senzorje zunaj, ki brezžično pošiljajo zunanjo temperaturo na digitalni zaslon v notranjosti. V laboratoriju se digitalni senzor običajno kalibrira tako, da je veliko bolj natančen. Te naprave imajo običajno eno od dveh oblik: kontaktni senzorji merijo lastne temperature, potem ko so dosegli toplotno ravnovesje s svojim okoljem, in brezkontaktni senzorji merijo toplotno sevanje iz svojih okolij znotraj določenega območja. Vsi toplotni senzorji imajo običajno določeno stopnjo napake v svojih odčitkih, saj je temperaturo precej težko natančno izmeriti.
Številni organizmi, vključno z ljudmi in večino živali, imajo biološke temperaturne senzorje, ki imajo v bistvu enako funkcijo kot umetni: zbirajo podatke in jih prenašajo v razumljivo obliko. Človeški senzorični živci na primer pošiljajo senzorične informacije iz kože v možgane v obliki električnih impulzov. Možgani proizvajajo občutke vročega in mraza, ki jih ljudje občutijo, ko stojijo na soncu ali se sprehajajo po snegu. Medtem ko sami impulzi ne bi imeli smisla, če bi jih postavili pred posameznika, so splošni občutki vročega in mraza popolnoma smiselni.