機械式溫控器的基本工作原理：
這種溫控器由感溫元件 、波紋管 （或彈性金屬膜片）、毛細管和波動開關機構組成，其工作原理如圖 2-44 所示 。

感溫元件感溫管（或感溫包）和感溫囊（波紋管或膜盒）組成一個連通的封閉系統，系統內充人氯甲燒或 R134a作為感溫劑。
感溫劑充注量約占感溫包容積的6% ，使感溫包內保護飽和蒸氣狀態，并通過飽和蒸氣壓力隨蒸發器溫度的變化而相應升降，膜盒上的金屬片（或波紋管）隨壓力變化而產生伸縮位移，推動微型開關機構 ，切斷或接通壓縮機的電源 。
工作時 ，由于感溫管一般緊貼蒸發器，而蒸發器表面的溫度隨著工作時間會不斷下降， 使得感溫管內的感溫劑溫度和壓力也相應下降 ，感溫囊中的傳動膜片向后移動，這時主彈簧 的拉力大于傳動膜片的推力，觸點臂下端借彈簧力的作用向右移動，使固定觸點斷開 ，壓縮 機隨即停止運行。
停機約 30min 時間后，蒸發器表面溫度回升，致使感淚劑產生的壓力也隨之升高。當此壓力大于彈射力時，傳動膜片向外伸張向前移動，推動觸點臂下端向左移動， 又使固定觸點和活動觸點重新閉合，壓縮機又起動制冷，蒸發器溫度又逐漸下降。上述過程循環往復交替進行，從而將溫度自動控制在一定范圍內 。
溫控器一般有兩個觸點，為防止觸點接觸時的電弧放電，將觸點機構制成快跳方式 。快跳方式有三種，即去點合力式、磁力式、微動開關式。
目前多采用微動開關式，溫控器中感溫元件的安裝位置根據控溫需要大體上有三種形式 ，以海信電冰箱為例，由于機械式溫控器的通斷溫差一般為5-8℃ ，而電冰箱內各間室開、停機溫差一般為2-3℃ ，蒸發器溫度在壓縮機開、停機過程一般變化為 6-10℃ ，雙門直冷式電冰箱溫控器的感溫管一般緊貼在蒸發器上的末端，以滿足電冰箱的溫度要求。
對于間冷式電冰箱，則應將感溫元件置于冷凍室進風口的風道內 ，該部位在壓縮機開 、停機過程中溫度變化為 6～10℃ ，溫度變化是利用風門溫度或手動風門進入冷風的流量來進行控制  。而冷藏室 、保鮮室 、果菜室的溫度調節由感溫式溫控器凸輪調節實現 ，調節旋鈕與凸輪固定在同一個調節軸上 ，溫度控制板是依靠凸輪推動左右移動 。
溫度控制板又與主彈簧相連接，通過旋轉溫度調節旋鈕即可使凸輪角度改變，從而增大或減小主彈簧的壓力，達到調節設定溫度的目的 。當 凸輪逆時針旋轉時，凸輪半徑漸漸增大，主彈簧被拉長，加在膜片上的力就要增大，推動觸點也就需要更大的力，這意味著感溫包和感溫囊里的蒸氣壓力需更高一些 ，因此凸輪逆時針旋轉后溫度就高了 。反之，當凸輪順時針旋轉時溫度變低 。
電冰箱的溫控器還有一種是將感溫管繞成螺旋彈簧狀，直接安裝在冷藏室中部靠右側，通過調節溫度變化來控制壓縮機的開、停 ，并間接控制冷凍室內的溫度。但由于箱內溫度變化很小 ，只有 2-3℃ ，感溫管內對應的壓力變化也很小 ，不足以帶動杠桿使觸點通、斷。 因此 ，需在螺旋狀感溫管處設置停機電熱裝置 （補償加熱器）如 7-15 瓦的電熱絲或將照明燈裝于附近。當觸點跳開、停機后，電熱裝置電源接通，開始加熱感溫管。這樣室內溫度變化2-3℃ ，感溫管的溫度變化可達 5℃以上 ，對應的壓力變化即可帶動杠桿使觸點接通 ， 使壓縮機通電運行 ，以此來控制電冰箱內的溫度 。