เทอร์โมมิเตอร์วัดอุณหภูมิอากาศเป็นอุปกรณ์ที่ใช้วัดอุณหภูมิของบรรยากาศในร่มหรือกลางแจ้ง ประเภทที่พบมากที่สุดประกอบด้วยหลอดยาวที่มีสารปรอทหรือแอลกอฮอล์สีที่ฐานแม้ว่าจะมีชนิดอื่นเช่นฤดูใบไม้ผลิและเครื่องวัดอุณหภูมิแบบดิจิตอล เมื่ออุณหภูมิในบรรยากาศสูงขึ้นมันจะทำให้วัสดุที่อยู่ภายในเครื่องวัดอุณหภูมิอากาศขยายตัว ในทางกลับกันเมื่ออากาศเย็นลงวัสดุจะหดตัวและเดินทางกลับลงมา เครื่องวัดอุณหภูมิใช้เครื่องชั่งอุณหภูมิทั้งฟาเรนไฮต์เซลเซียสหรือเคลวินเพื่อให้การวัดความร้อนเป็นองศา
หนึ่งในเทอร์โมมิเตอร์แรกสุดนั้นถูกคิดค้นโดยกาลิเลโอเมื่อประมาณ 400 ปีก่อนเพื่อวัดอุณหภูมิน้ำ แต่อุปกรณ์ในการวัดอุณหภูมิอากาศยังไม่พัฒนาจนกระทั่งในภายหลัง โดยทั่วไปแล้วความคิดเกี่ยวกับเทอร์โมมิเตอร์วัดอากาศขึ้นอยู่กับความจริงที่ว่าของเหลวและก๊าซจะขยายตัวเมื่อถูกทำให้ร้อน เครื่องวัดอุณหภูมิอากาศเครื่องแรกใช้กลไกพื้นฐานเดียวกับเครื่องมือหลายอย่างที่ใช้ในปัจจุบัน: หลอดแก้วที่เติมด้วยปรอทหรือแอลกอฮอล์สีที่เพิ่มขึ้นผ่านหลอดขณะที่ถูกทำให้ร้อน เครื่องวัดอุณหภูมิเครื่องแรกบรรจุน้ำ แต่รุ่นต่อมาเปลี่ยนเป็นแอลกอฮอล์หรือสารปรอทเนื่องจากจุดเยือกแข็งต่ำกว่า
หลอดของเทอร์โมมิเตอร์มักจะมีสเกลที่พิมพ์อยู่ซึ่งจะทำการวัดอุณหภูมิและของเหลวที่อยู่ภายในจะเพิ่มขึ้นถึงระดับหนึ่งของสเกลนั้นขึ้นอยู่กับความร้อนของมัน ในสหรัฐอเมริการะดับฟาเรนไฮต์มักใช้กันมากที่สุดซึ่งเริ่มต้นที่จุดเยือกแข็งที่ 32 องศา มาตราส่วนเซลเซียสใช้ในยุโรปและส่วนใหญ่ของโลกนอกสหรัฐอเมริกาและเริ่มต้นด้วยศูนย์องศาเป็นจุดเยือกแข็ง มาตรวัดเคลวินเป็นการวัดแบบที่สามซึ่งยึดตามแนวคิดเชิงทฤษฎีของศูนย์สัมบูรณ์ซึ่งเป็นจุดที่โมเลกุลหยุดเคลื่อนไหวอย่างสมบูรณ์และไม่สามารถทำให้เย็นลงได้ ส่วนใหญ่จะใช้ในงานทางวิทยาศาสตร์
ปรอทวัดไข้อากาศอีกประเภทหนึ่งใช้ขดลวดโลหะที่ไวต่อความร้อนที่ติดอยู่กับหน้าปัดหรือมาตรวัดเพื่อวัดอุณหภูมิอากาศ เมื่ออากาศร้อนขึ้นฤดูใบไม้ผลิก็ขยายตัวทำให้ตัวชี้ขยับสูงขึ้น เทอร์โมมิเตอร์ฤดูใบไม้ผลิอาจไม่แม่นยำเท่ากับที่ใช้ของเหลว ปรอทวัดไข้ดิจิตอลประกอบด้วยวัสดุที่ไวต่อความร้อนและแสดงการวัดอุณหภูมิบนหน้าจออิเล็กทรอนิกส์มากกว่าในระดับที่พิมพ์ออกมา เครื่องวัดอุณหภูมิแบบดิจิตอลมักจะทำงานได้เร็วกว่าประเภทอื่น ๆ
