Nhiệt giai là thang đo nhiệt độ theo một quy ước xác định, trong vật lý thường gặp nhất là nhiệt giai Kevil (độ K hay còn gọi là nhiệt độ tuyệt đối), nhiệt giai Fahrenheit (độ F), nhiệt giai Celsius (độ C)

hình minh họa các thang nhiệt giai, dụng cụ đo nhiệt-độ gọi là nhiệt kế
Fahrenheit chọn điểm số không trên thang nhiệt giai của ông là nhiệt độ thấp nhất của mùa đông năm 1708/1709, một mùa đông khắc nghiệt ở thành phố Gdansk (Danzig) quê hương ông. Bằng một hỗn hợp, nước đá, nước và Amoni clorid (NH4Cl)" (còn gọi là hỗn hợp lạnh) sau đó ông có thể tạo lại điểm số không cũng như là điểm chuẩn thứ nhất (17,8 °C) này. Fahrenheit muốn bằng cách đó tránh được nhiệt-độ âm như thường gặp ở thang nhiệt độ Rømer-Skala trong hoàn cảnh đời sống bình thường.
Ông là người đầu tiên đề ra hệ thống đo nhiệt độ căn cứ theo trạng thái của nước với 100 độ C là nước sôi và 0 độ C là nước đá đông ở khí áp tiêu chuẩn (standard atmosphere) vào năm 1742.
vào năm 1848 Kelvin đã đề xuất một thang đo nhiệt-độ bắt đầu tại nhiệt độ thấp nhất có thể có trên lí thuyết gọi độ không tuyệt đối. Các độ chia trên thang đo này được gọi là Kelvin và được kí hiệu là K (không phải oK), nhiệt-độ tính theo thang nhiệt giai Kelvin gọi là nhiệt độ tuyệt đối.
Thang nhiệt giai Fahrenheit được quen dùng ở các nước Châu Âu, tuy nhiên thông dụng nhất vẫn là thang nhiệt giai Celsius, thang nhiệt giai Kelvin chỉ được dùng trong lĩnh vực vật lý nhiệt học và nhiệt động lực học.
Phân loại nhiệt kế:

• Nhiệt kế chất lỏng: hoạt động trên cơ sở dãn nhiệt của các chất. Các chất lỏng sử dụng ở đây phổ biến là thủy ngân, rượu màu, rượu etylic (C2H5OH), pentan (C5H$_{12}$), benzen toluen (C6H5CH3)...
• Nhiệt kế điện: Dụng cụ đo nhiệt điện sử dụng các đặc tính điện hoặc từ phụ thuộc nhiệt độ như hiệu ứng nhiệt điện trong một mạch có hai hoặc nhiều kim loại, hoặc sự thay đổi điện trở của một kim loại theo nhiệt độ.
• Nhiệt kế điện trở: nhiệt kế đo nhiệt độ dựa trên hiệu ứng biến thiên điện trở của chất bán dẫn, bán kim hoặc kim loại khi nhiệt độ thay đổi; đặc tính loại này có độ chính xác cao, số chỉ ổn định, có thể tự ghi và truyền kết quả đi xa. Nhiệt kế điện trở bằng bạch kim đo được nhiệt độ từ 263 °C đến 1.064 °C; niken và sắt tới 300 °C; đồng 50 °C - 180 °C; bằng các chất bán dẫn để đo nhiệt độ thấp (0,1°K 100°K). Để đo nhiệt độ thấp, người ta áp dụng loại nhiệt kế ngưng tụ, nhiệt kế khí, nhiệt kế từ.
• Nhiệt kế bán dẫn: Dùng cảm biến nhiệt là một linh kiện bán dẫn nhóm Điốt Zener biến đổi tín hiệu tương tự sang số (ADC) và hiện số liệu. Nó có mặt trong các máy đo nhanh của y tế. Trong đó nhiệt độ môi trường đất, nước, không khí,... cũng đang dùng cảm biến nhiệt bán dẫn với vỏ thích hợp để dẫn nhiệt nhanh. Dải nhiệt độ làm việc do mạch điện tử xác định, tức là cao nhất vào cỡ 80 đến 120 °C.
• Nhiệt kế hồng ngoại: Dựa trên hiệu ứng bức xạ nhiệt dưới dạng hồng ngoại của các vật nóng

Nhiệt kế chất lỏng (bên trong chứa chất lỏng thủy ngân) thủy ngân là kim loại ở dạng lỏng duy nhất, nó rất độc và dễ gây ngộ độc cho người vì vậy nếu nhiệt kế thủy ngân bị vỡ tránh tiếp xúc với da tay, khuyến cáo để xa tầm với của trẻ em.