แต่คำจำกัดความที่แม่นยำนั้นไม่ใช่เรื่องง่าย ตัวอย่างเช่น แท่ง เหล็ก ให้ ความรู้สึกเย็นกว่า แท่ง ไม้ที่อุณหภูมิห้อง เนื่องจากเหล็กสามารถนำความร้อนออกจากผิวหนังได้ดีกว่า ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีวิธีการวัดอุณหภูมิที่เป็นกลาง โดยทั่วไป เมื่อนำวัตถุสองชิ้นมาสัมผัสกับความร้อน ความร้อนจะไหลระหว่างวัตถุทั้งสองจนกระทั่งเข้าสู่สภาวะสมดุลซึ่งกันและกัน เมื่อการไหลของความร้อนหยุดลง จะเรียกว่ามีอุณหภูมิเท่ากัน กฎข้อที่ 0 ของ อุณหพลศาสตร์ ทำให้สิ่งนี้เป็นรูปเป็นร่างโดยยืนยันว่าถ้าวัตถุAอยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนพร้อมกันกับวัตถุอีกสองอย่างBและCจากนั้นBและCจะอยู่ในสมดุลทางความร้อนซึ่งกันและกันหากถูกสัมผัสทางความร้อน วัตถุAสามารถทำหน้าที่เป็นเทอร์โมมิเตอร์ ได้ ผ่านการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพกับอุณหภูมิ เช่น ปริมาตรหรือความต้านทานไฟฟ้าด้วยคำจำกัดความของความเท่าเทียมกันของอุณหภูมิในมือ จึงเป็นไปได้ที่จะสร้างมาตราส่วนอุณหภูมิโดยการกำหนดค่า ตัวเลข ให้กับจุดคงที่ที่ทำซ้ำได้ง่าย ตัวอย่างเช่นในระดับ อุณหภูมิเซลเซียส (°C) จุดเยือกแข็งของน้ำบริสุทธิ์ถูกกำหนดโดยพลการที่อุณหภูมิ 0 °C และจุดเดือดของน้ำเป็นค่า 100 °C (ในทั้งสองกรณีที่บรรยากาศมาตรฐาน 1 ดู ความดันบรรยากาศ ) ในระดับอุณหภูมิฟาเรนไฮต์ (°F)จุดสองจุดเดียวกันนี้ถูกกำหนดให้เป็นค่า 32 °F และ 212 °F ตามลำดับ มีสเกลอุณหภูมิสัมบูรณ์ที่เกี่ยวข้องกับกฎข้อที่สองของอุณหพลศาสตร์ มาตราส่วนสัมบูรณ์ที่เกี่ยวข้องกับมาตราส่วนเซลเซียสเรียกว่ามาตราส่วน เคลวิน (K) และที่เกี่ยวข้องกับมาตราส่วนฟาเรนไฮต์เรียกว่าระดับแรง คิน (°R) มาตราส่วนเหล่านี้สัมพันธ์กันด้วยสมการ K = °C + 273.15, °R = °F + 459.67 และ °R = 1.8 K เลขศูนย์ทั้งในมาตราส่วนเคลวินและแรงคิ