熱式質量流量計傳感器部分由兩個基準級鉑電阻溫度傳感器組成，儀表工作時，一個傳感器不間斷地測量介質溫度T1；另一個傳感器自加熱到高于介質溫度T2，它用于感測流體流速，稱為速度傳感器。該溫度ΔT=T2-T1，T2>T1，當有流體流過時，由于氣體分子碰撞傳感器并將T2的熱量帶走，使T2的溫度下降，若要使ΔT保持不變，就要提高T2的供電電流，氣體流動速度越快，帶走的熱量也就越多，氣體流速和增加的熱量存在固定的函數關系，這就是恒溫差原理。
其中
— 流體比重（和密度相關）
V — 流速
K — 平衡系數
Q — 加熱量（和比熱及結構相關）
ΔT — 溫度差
熱式質量流量計由于傳感器溫度比介質（環境）溫度總是自動恒定高出30℃左右，所以熱式氣體流量計從原理上不需要溫度補償。
熱式氣體質量流量計適用介質溫度范圍為-40-450℃。
（1） 式中流體比重和密度相關
其中
— 工況體積下的介質密度（kg/m3）
ρn — 標準條件下介質密度（101.325 Kpa、20℃） （kg/m3）
P — 工況壓力 （kPa）
T — 工況溫度（℃）
從（1）（2）式可以看出，流速和工況壓力，氣體密度，工況溫度函數關系已確定。
恒溫差熱式氣體質量流量計不但不受溫度影響，而且不受壓力的影響，熱式氣體質量流量計是真正的直接式質量流量計，用戶不必對壓力和溫度進行修正。
