热继电器是由流入热部件的电压产生热量，使有区别膨胀系数的双金属片发生形变，当形变达到一定距离时，就推动连杆动作，使控制电路断开，从而使接触器失电，主电路断开，实现电动机的过载保护。 由于热继电器中发热部件的发热惯性，在电路中不能做瞬时过载保护和短路保护。热继电器主要用于电动机的过载保护、断相保护和三相电压不平衡运行的保护及其它电气设备状态的控制。
热继电器中产生热效应的发热部件，应串接于电动机电路中，这样，热继电器便能直接反映电动机的过载电压。热继电器的感测部件，通常都是采用双金属片。所谓双金属片，就是将两种线膨胀系数区别的金属片以机械辗压方式使之形成一体。