Kliinilise termomeetri tööaine on elavhõbe. Selle pirn on palju suurema mahuga kui selle kohal olev kapillaartoru. Kehatemperatuuri mõjul muutub elavhõbe pirnis kergelt; elavhõbeda paisumine põhjustab olulise muutuse toru sees oleva elavhõbedasamba pikkuses.
Inimese kehatemperatuur varieerub 35 kraadi ja 42 kraadi vahel, seega on kliinilise termomeetri skaala jagatud 35 kraadiks kuni 42 kraadini, kusjuures iga kraad on jagatud veel 10 ossa, võimaldades termomeetri täpsust olla 1/10 kraadi. Näitu võtmisel tuleb termomeeter kaenla alt või suust eemaldada, mis hetkel pirni temperatuur langeb. Et näit ikka kehatemperatuuri näitaks, on vaja spetsiaalset disaini: väga õhuke toru pirni ja sirge klaastoru -ahenemise vahel. Termomeetri alumisel osal, pirni lähedal, on väga kitsas kõver kael. Kehatemperatuuri mõõtmisel paisub pirnis olev elavhõbe temperatuuri tõustes, surudes läbi ahenemistoru sirgesse torusse, tõustes kaelast teatud asendisse toru sees. Kui kehatemperatuuriga saavutatakse termiline tasakaal, jääb elavhõbedasammas konstantseks. Kui välistemperatuur on madal, kahaneb elavhõbeda kokkupuude külma õhuga mahult, murdes kitsast kõverast kaelast lahti. See hoiab ära õhukeses torus oleva elavhõbeda tagasivoolamise pirni, säilitades kõrguse, mille elavhõbedasammas kehaga kokku puutudes saavutas. Seetõttu näitab see kehast väljudes ikkagi kehatemperatuuri. Pärast kasutamist tuleb kliiniline termomeeter "tagastada", raputades termomeetri ülaosa jõuliselt allapoole, et torusse tõusnud elavhõbe saaks tagasi pirni juurde. Muid termomeetreid ei tohi kunagi raputada; see on peamine erinevus kliinilise termomeetri ja muude vedelate termomeetrite vahel.
