Pracovní látkou klinického teploměru je rtuť. Jeho baňka má mnohem větší objem než kapilára nad ním. Vlivem tělesné teploty se rtuť v baňce mírně mění; expanze rtuti způsobuje významnou změnu délky rtuťového sloupce v trubici.
Teplota lidského těla se pohybuje mezi 35 stupni a 42 stupni, takže stupnice klinického teploměru je rozdělena na 35 stupňů až 42 stupňů, přičemž každý stupeň je dále rozdělen na 10 částí, což umožňuje, aby teploměr byl přesný na 1/10 stupně. Při měření musí být teploměr vyjmut z podpaží nebo úst, v tomto okamžiku se teplota žárovky sníží. Aby bylo zajištěno, že naměřené hodnoty stále představují tělesnou teplotu, je zapotřebí speciální konstrukce: velmi tenká trubice mezi baňkou a rovnou skleněnou trubicí-konstrikcí. Spodní část teploměru v blízkosti baňky má velmi úzké, zakřivené hrdlo. Při měření tělesné teploty se rtuť v baňce se stoupající teplotou rozpíná a je protlačována zúženou trubicí do přímé trubice, stoupá od hrdla do určité polohy v trubici. Když je dosaženo tepelné rovnováhy s tělesnou teplotou, sloupec rtuti zůstává konstantní. Když je venkovní teplota nízká, rtuť se při kontaktu se studeným vzduchem zmenšuje a odlamuje se na úzkém zakřiveném hrdle. Tím se zabrání tomu, aby rtuť v tenké trubičce proudila zpět do baňky, čímž se zachová výška, kterou sloupec rtuti dosáhl při kontaktu s tělem. Proto, když opouští tělo, stále ukazuje tělesnou teplotu. Po použití by měl být klinický teploměr „vrácen“ silným zatřesením horní části teploměru směrem dolů, aby se rtuť, která stoupla do zkumavky, mohla vrátit zpět do baňky. Jiné teploměry by se nikdy neměly třást; to je klíčový rozdíl mezi klinickým teploměrem a jinými kapalinovými teploměry.
