Senzori temperature zraka sastoje se od raznih uređaja često dizajniranih za mjerenje temperature okoline ili atmosferske temperature. Također se mogu koristiti u uobičajenim industrijskim postavkama, kao što su motori s ubrizgavanjem goriva u automobilima za izračunavanje gustoće zraka kako bi ugrađeno računalo automobila moglo prilagoditi protok goriva, smanjujući ga kako se gustoća zraka smanjuje kako bi se spriječio gubitak snage. Neki od najčešćih tipova temperaturnih senzora općenito su termoparovi, otporni temperaturni uređaji (RTD), infracrveni senzori, termometri i silikonske diode.
Termoparovi djeluju dodirom dviju različitih vrsta metala koji se šire i skupljaju različitim brzinama ovisno o temperaturi. Često se koriste kao termostati, koji su temperaturno osjetljivi prekidači, ali se također mogu koristiti kao senzori temperature zraka zbog svoje sposobnosti mjerenja u širokom temperaturnom rasponu, od 32° Fahrenheita (0° Celzijusa) do 2,102° Fahrenheita (1,150 ° Celzija) ili više. Senzori temperature zraka s termoelementom koriste se u okruženjima s visokim temperaturama kao što su peći, ali nisu baš dobri u mjerenju sitnih promjena okoliša od djelića stupnja.
Otporni temperaturni uređaji i termistori mjere povećanje ili smanjenje električnog otpora tvari kako temperatura raste. RTD-ovi su točniji u malim temperaturnim promjenama od termoelemenata, ali ne mogu mjeriti tako visoke ili niske temperature kao što to mogu termoelementi. Oni također imaju tendenciju da budu dugotrajniji i stabilniji od termoparova, iako njihova očitanja mogu biti pogrešna zbog dizajna i uvjeta okoline. Budući da na njih ne utječe okolni električni šum, RTD se često koriste kao senzori temperature zraka u industrijskim okruženjima gdje su prisutni snažni motori ili struja visokog napona.
Infracrveni temperaturni senzori su uređaji za neizravno mjerenje, koji ne zahtijevaju fizički kontakt s materijalom koji se mjeri, jer mjere toplinsko zračenje koje ono proizvodi često naziva zračenjem crnog tijela. Stoga su korisni u ekstremnim okruženjima gdje bi ostali senzori otkazali, kao što su peći u kojima temperature mogu prijeći 5,000° Fahrenheita (2,760° Celzija) i industrijski procesi gdje se grijanje i hlađenje brzo odvijaju. Senzori sa silicijskom diodom rade na suprotnom ekstremu od infracrvenih senzora i korisni su pri mjerenju ekstremne hladnoće. Iako imaju primjenu kao senzori temperature zraka u srednjoškolskim znanstvenim eksperimentima, češće se koriste za mjerenje kriogenih plinova u tekućem obliku, kao što su tekući dušik, kisik, vodik i helij.
Termometri, termistori i RTD-ovi najčešće su korišteni tipovi senzora temperature zraka, a često se koriste i za mjerenje temperature tekućine i krutine. Tipični termometri rade mjerenjem širenja i kontrakcije tekuće žive ili organske, crvene tekućine u zatvorenoj cijevi, kako se temperatura vanjskog zraka mijenja. Automobilski senzori temperature zraka obično su termistori. Bez obzira na to mjere li ispušne plinove, protok usisnog zraka ili rashladnu tekućinu motora, svi rade na istom principu da kako se temperatura okolnog medija zagrijava, otpor u senzoru raste i naponski signal koji odašilje računalnim kontrolama se smanjuje.