Den vanligaste typen av termoelektrisk generator är ett termoelement, som består av två olika metall- eller halvledarmaterial sammanfogade i sina ändar. När en korsning av termoelementet värms upp medan den andra hålls sval, uppstår en spänningsskillnad mellan korsningarna, vilket skapar en elektrisk ström.
Termoelektriska generatorer är solid-state-enheter som inte har några rörliga delar, vilket gör dem tillförlitliga och tysta. De används ofta i applikationer där en liten mängd elektricitet behövs, till exempel på avlägsna platser eller för att driva små enheter som sensorer eller medicinska implantat.
Effektiviteten hos termoelektriska generatorer är relativt låg jämfört med andra metoder för elproduktion, men de kan arbeta över ett brett temperaturområde och kan omvandla värme från vilken källa som helst, inklusive spillvärme från industriella processer eller avgaser från fordon.