L'elemento sensibile del termometro misuratore è una lama bimetallica avvolta a spirale. Le variazioni di temperatura provocano una dilatazione o contrazione differente per i due metalli che, conseguentemente, fanno piegare la lamina. Questo movimento viene poi trasmesso al pennino attraverso un sistema di leve. L'igrometro registratore, invece, è costituito da un fascetto di capelli che, con il suo allungarsi o accorciarsi, aziona un pennino scrivente.
Entreami i pennini tracciano dei segmenti su carta diagrammata, inserita nel tamburo cilindrico che ruota a causa di una carica meccanica inserita quotidianamente.