La unión de los dos metales diferentes que interactúan con el medio objetivo, la unión de detección, está encerrada en una vaina llamada sonda. Un termopar conectado a tierra es uno donde la unión de detección está conectada directamente a la pared de la sonda. El resultado es una transferencia de calor muy buena del objetivo y un tiempo de respuesta rápido.
La unión de detección de un termopar sin conexión a tierra está aislada eléctricamente de la pared de la sonda. Esto resulta en un tiempo de respuesta más lento, pero el aislamiento eléctrico de los termopares sin conexión a tierra les brinda algunas ventajas importantes sobre las versiones conectadas a tierra: duran más, se interconectan más fácilmente con la instrumentación y eliminan los problemas de bucle de tierra. (Los problemas de bucle de tierra se derivan de la conexión involuntaria de un circuito a tierra.
Un termopar expuesto es uno donde la unión está fuera de la pared de la sonda y expuesta al medio objetivo. Tienen la mejor transferencia de calor y el tiempo de respuesta más rápido, pero están limitados por los tipos de medios de destino donde se pueden usar. No serían adecuados para medios objetivo cáusticos o corrosivos, por ejemplo. En los casos en que el tiempo de respuesta rápido es esencial, el termopar expuesto podría ser la mejor opción.