經驗溫標
早期的溫標為經驗溫標，是藉助於某一種物質的物理量與溫度變化的關係，用實驗方法或經驗公式所確定的溫標。1714年德國人法倫海脫，以水銀為測溫介質，以水銀的體積隨溫度的變化為依據，製成玻璃水銀溫度計。他規定水的沸騰溫度為212度，氯化氨和凍的混合物為0度，這兩個固定點中間等分為212份，每一份為1度記作°F。這種標定溫度的方法稱為華氏溫標。1740年瑞典人攝氏把冰點定為0度，把水的沸點定為100度。用這兩個固定點來分度玻璃水銀溫度計，將兩個固定點之間的距離等分為100份，每一份為1度，記作℃。這種標定溫度的方法稱為攝氏溫標。還有一些類似的經驗溫標，如蘭氏、列氏等，都有各自相應的內容。
熱力學溫標
經驗溫標具有局限性和隨意性兩個缺點，不能適用於任意地區和任何場合。物理學家開爾文提出，在可逆條件下，工作於兩個熱源之間的卡諾熱機與兩個熱源之間交換熱量之比等於兩個熱源熱力學溫度數值之比 ：
溫標（1）
式中 Q—卡諾熱機從高溫熱源吸收的熱量；
Q—卡諾熱機向低溫熱源放出的熱量；
T—高溫熱源的溫度；
T—低溫熱源的溫度；
由式（1）看出溫度T是熱量Q的函式，而與工質無關。1848年開爾文建議，利用卡諾定理及其推論，可以建立一個與工質無關的溫標，即熱力學溫標，熱力學溫標所確定的溫度數值稱為熱力學溫度（單位為K）。假設待測熱源的熱力學溫度為T，一個標準熱源的熱力學溫度已知為273.16K（水三相點），利用卡諾熱機測溫，令T=273.16K，則由式（1）有 ：
溫標（2）
式中 Q—卡諾熱機向標準熱源放出的熱量。
如果能用卡諾熱機測出比值Q/QS，則可由式（2）求得待測熱源的熱力學溫度。式（2）可稱為熱力學溫標的內插方程。
國際溫標
熱力學溫標是一種理想溫標。用氣體溫度計來實現熱力學溫標，設備複雜，價格昂貴。為了實用方便，國際上經協商，決定建立國際實用溫標。
自1927年第七屆國際計量大會建立國際溫標（ITS-27）以來，為了更好地符合熱力學溫標，大約每隔20年進行一次重大修改。國際溫標做重大修改的原因，主要是由於溫標的基本內容（即所謂溫標“三要素”）發生變化。1988年國際度量衡委員會推薦，第十八屆國際計量大會及77屆國際計量委員會作出決議，從1990年1月1日開始，各國開始採用1990年國際溫標（ITS-90）。我國是從1994年1月1日開始，各國開始採用1990年國際溫標（ITS-90）。我國是從1994年1月1日起全面實行國際新溫標的。
國際溫標同時使用國際開爾文溫度（T）和國際攝氏溫度（t），它們的單位分別是“K”和“℃”。T與t的關係是 ：
溫標（3）
1990年國際溫標，是以定義固定點溫度指定值以及在這些固定點上分度過的標準儀器來實現熱力學溫標的，各固定點間的溫度是依據內插公式使標準儀器的示值與國際溫標的溫度值相聯繫。各國根據國際實用溫標的規定，相應地建立其自己國家的溫度溫標。
