サーミスタセンサの主要な素子はサーミスタであり、サーミスタ材料の周囲に熱放射があると放射熱を吸収し、温度が上昇して材料の抵抗値が変化する。

1、サーミスタセンサーの温度測定
温度を測るサーミスタセンサーは一般的に構造が簡単で、価格が安いです。外の保護層がないサーミスタは乾燥したところにしか使えません。密封されたサーミスタは湿気による浸食を恐れず、劣悪な環境で使用できます。サーミスタセンサーの抵抗値が大きいので、ケーブルの抵抗と接触抵抗は無視できます。そのため、サーミスタセンサーは数千メートルの長距離測定温度に適用できます。測定回路は橋路を多く採用しています。その原理を利用して他の温度測定、温度制御回路などにも利用できる。

2、サーミスタセンサーは温度の補償に使います。
サーミスタセンサーは一定の温度範囲で部品の湿度を補償できます。例えば、動輪式計器の頭の中の動輪は銅線を巻いてできます。温度が高くなり、抵抗が大きくなり、温度の誤差を引き起こします。従って、運動圏の回路において、負の温度係数のサーミスタとマンガン銅線抵抗を並列に接続した後、補償された部品と直列に接続し、温度変化による誤差を相殺することができる。トランジスタ回路や対数増幅器では、サーミスタを用いて補償回路を構成する。温度によるドリフト誤差を補償する。

3、サーミスタセンサーの過熱保護
過熱保護分の直接保護と間接保護。小電流の場合には、サーミスタセンサを直接人の負荷に通し、過熱破壊を防止してデバイスを保護し、大電流の場合には、リレーやトランジスタ回路などの保護に用いることができます。いずれの場合も、サーミスタは保護されたデバイスと密接に結合しており、両者の間に熱交換を十分に行わせ、過熱するとサーミスタは保護されます。例えば、モータの固定子巻線には突発型のサーミスタセンサが埋め込まれ、リレーと直列に接続されている。モータの過負荷時、固定子電流が増大し、発熱を引き起こす。温度が急変点より大きい場合，回路内の電流は10分の数ミリアンペアで数十ミリアンペアに突然変異することができ，従ってリレー動作は過熱保護を実現する。

4、サーミスタセンサーを液面の測定に使用する
NTCサーミスタセンサに一定の加熱電流を印加すると，その表面温度は周囲の空気温度より高くなり，その時の抵抗値はより小さい。液体がその設置高さより高い場合、液体はその熱を持っていき、温度を下げ、抵抗値を高くします。その抵抗値の変化を判断すると、液面が設定値より低いかどうかを知ることができます。自動車のガソリンタンクの中のガソリンの位置の警報センサーは以上の原理を利用して作ったのです。サーミスタは自動車でも油温や冷却水の混入などを測定するのに使われています。