在工業生產中，通常采用接觸式溫度傳感器或非接觸式溫度傳感器。接觸式測溫方法雖有結構簡單、可靠、準確度高等優點，但在某些場合下（如等離子體加熱或受控熱核反應等），必須采用非接觸式測溫。較接觸式而言，非接觸式溫度傳感器技術相對較新，還處于動態發展上升階段。
輻射式溫度傳感器是通過被測對象發出的熱輻射強度來測量其溫度的。其優點是能夠測量運動物體的溫度并且不破壞其被測溫度場，又可以在中溫或低溫領域進行測量。常用的輻射式溫度傳感器包括光學高溫計、光電高溫計、輻射高溫計、比色溫度計、紅外溫度計或熱像儀等。
其中，光學高溫計發展最早，應用最廣。在確定波長下，根據Ｍ普朗克定律，通過測量單色輻射強度即單色輻射亮度來測量溫度。具有結構簡單，使用方便，測溫范圍廣（700℃～3200℃）的特點，常用于測量高溫爐窯的溫度。 光電高溫計是在光學高溫計基礎上發展起來的能自動連續測溫的傳感器，主要優點有靈敏度高（高達0.5℃）、準確度高、使用波長范圍不受限制（可見光、紅外范圍段均可應用）、響應時間短（可在10-6s內）等。
輻射高溫計習慣上也稱全輻射溫度計，是專指以熱電堆為熱接受元件的輻射感溫器與電壓指示或記錄儀表構成的溫度測量儀表，是基于被測物體的輻射熱效應而進行工作的，優點是靈敏度高、堅固耐用、可測較低溫度，缺點是測量易受環境中的水蒸汽、CO2的影響。
比色溫度計是通過測量熱輻射體在兩個或兩個以上波長的光譜輻射亮度之比來測量溫度的，其特點是測溫準確度高、響應快、可測量小目標，適用于冶金、水泥、玻璃等行業，常用于測量鐵液、鍋液、熔渣及回轉窯物料溫度等。
紅外溫度傳感器是根據熱輻射體在紅外波段的輻射能量來測量溫度的，屬部分輻射式溫度傳感器。按測量方式可分為固定式與掃描式，依據光學系統的不同又可分為可變焦點式與固定焦點式等。具有使用壽命長、性能可靠、反應快等優點，在國外塑料、五金、食品和飲料行業等垂直市場中的應用非常廣泛。
熱像儀是通過檢測物體所發射的3～5.6μm（短波）或8～14μm（長波）紅外線束，利用熱圖像技術，給出熱輻射體的溫度、溫度分布的數值，并轉換成可見的熱圖像。因其具有測量范圍廣（-170℃～2000℃）、準確度高（能分辨到0.1℃）、響應快（ms級）、測溫距離寬（從幾厘米到天文距離）等優點，近幾年發展很快，應用范圍也越來越廣，常用于工業、天文、氣象、資源探測、公安、醫療、軍事等部門。如食品和飲料工業中常用于檢測食物的溫度變化，在過程工業中常用其測 量電氣或機械設備的表面溫度及缺陷定位，實現狀態檢修等。
其它類別的溫度傳感器光纖溫度傳感器是當前發展迅速和應用領域逐漸擴大的溫度傳感器。根據光纖在傳感器中的作用，可將其細分為功能型光纖傳感器（光纖不僅作為導光物質，也作為感溫元件）、非功能型傳感器（光纖僅起導光作用，感溫功能由非光纖型敏感元件完成）、拾光型傳感器（用光纖作探頭，接收被測對象輻射的光或被其反射、散射的光）。根據使用方法分類為接觸式光纖溫度傳感器（如熒光光纖溫度傳感器、半導體吸收光纖溫度傳感器、分布參數式光纖溫度傳感器、光纖光柵溫度傳感器等）和非接觸式光纖溫度傳感器（如輻射光纖溫度傳感器等）。這類產品具有電/磁絕緣性好、高靈敏度、體積小、重量輕、可彎曲等優點。光纖測溫技術方興未艾，前途無可限量。
聲波溫度傳感器是基于聲波或超聲波在氣體介質中的傳播速度與該氣體絕對溫度平方根的函數關系來測量氣體溫度及其溫度場的。具有測量原理簡單、非接觸、測量范圍寬（0～1900℃）、可在線測量等優點，已在發電廠鍋爐、垃圾焚燒爐、水泥回轉窯等溫度測量中得到應用。 核四級共振溫度傳感器是利用NQR核四級共振吸收頻率隨溫度升高而減少的特性制成的溫度測量儀表，具有高準確度（可達±0.005℃）、高分辨率（可達1mK）、重現性好、互換性佳、溫度范圍 廣等優點，可以用作標準溫度計或高精度實用溫度計。