热继电器的发热元件是由阻值不大的电阻片或电阻丝绕制而成的。工作时串联在电动机三相定子绕组电路中，所以流过发热元件的电流就是流过电动机的电流。热继电器的工作原理是电流越大，产生的热量就越多，此热量传给感温元件—双金属片。双金属片是用两层热膨胀系数相差较大的金属片扎焊在一起制成的。工作过程中当电动机在额定负载下正常运行时，发热元件的发热量不足以使双金属片动作;而当电动机发生过载时，流过发热元件的电流较大，产生的热量也大，使双金属片受热产生足够的弯曲位移，通过动作机构，迫使申联在电动机控制电路中的动断触点断开，使接触器线圈断电，接触器的主触点断开，切断电动机供电电路，从而起到过载保护的作用。
热继电器动作以后，有两种复位方式：①自动复位：即在热继电器动作后。经过一段时间(称复位时间)后，热继电器的动断触点会自动闭合；②手动复位：即在热继电器动作后，经过约5min的复位时间后，用手按一下复位按钮使其复位。
由于电动机等被保护对象的额定电流品种繁多，为了减少热继电器的规格，在热继电器上设有电流调节盘，调节范围为66%~100%，如额定电流为16A的热继电器，过载动作电流值最低可调定为10A。
