Pracovní princip kompenzačních vodičů spočívá v tom, že v určitém teplotním rozsahu se vodič s termoelektrickými vlastnostmi velmi podobnými vlastnostem termočlánku nazývá kompenzační vodič pro termočlánek.
Podle pravidla střední teploty termočlánku závisí celková hodnota potenciálu obvodu měření teploty termočlánku pouze na teplotách horkého spoje a referenčního spoje a není ovlivněna změnami meziteploty. Proto lze použít kompenzační vodiče odpovídající materiálu termočlánku k nahrazení drahého materiálu termočlánku, který je třeba prodloužit, čímž se prodlouží referenční přechod od spojovací krabice termočlánku k terminálu přístroje, přičemž kompenzační vodič kompenzuje původní teplotu referenčního spoje.
Kromě snížení chyb měření mají kompenzační vodiče také následující výhody: mohou zlepšit fyzikální a mechanické vlastnosti obvodu měření teploty termočlánku. Například použití více-žilových jader nebo kompenzačních vodičů s malým{2}}průměrem může zlepšit flexibilitu obvodu, usnadnit připojení a usnadnit stínění proti vnějšímu rušení; mohou také snížit náklady na měřicí obvod.