As termopilhas funcionam como sensores ou geradores.
Como um sensor, a termopilha é usada para determinar uma temperatura relativamente baixa (comparada com operações de termopares normais). As aplicações para sensores de termopilha incluem aparelhos como micro-ondas, secadoras de roupas, dispositivos médicos, automotivos (controle climático do carro, ocupação de assento, alerta de ponto cego, detecção de gelo negro), produtos de consumo (impressoras, copiadoras, celulares) e muitas outras aplicações.
Um gerador de termopilha gera energia elétrica a partir do calor. Uma aplicação típica é o controle de chama. Em um aquecedor de água a gás, lareira a gás ou fogão a gás, um gerador de termopilha produz tensão enquanto há uma luz piloto acesa. Assim que a luz piloto se apagar, a queda de tensão aciona uma válvula que desliga o suprimento de gás para o aparelho.