Les thermopiles fonctionnent comme des capteurs ou des générateurs.
En tant que capteur, la thermopile est utilisée pour déterminer une température relativement basse (par rapport aux opérations normales du thermocouple). Les applications des capteurs thermopiles incluent des appareils tels que les fours à micro-ondes, les sèche-linge, les dispositifs médicaux, l'automobile (climatisation de voiture, occupation des sièges, alerte d'angle mort, détection de verglas), les produits de consommation (imprimantes, photocopieuses, téléphones mobiles) et de nombreuses autres applications.
Un générateur à thermopile génère de l'énergie électrique à partir de la chaleur. Une application courante est la détection de l'extinction de la flamme. Dans un chauffe-eau à gaz, un foyer à gaz ou une cuisinière à gaz, un générateur thermopile produit une tension tant que la veilleuse est allumée. Lorsque la veilleuse s'éteint, la chute de tension déclenche une vanne qui coupe l'alimentation en gaz de l'appareil.