热阻式(热电堆式热流传感器或称温度梯度型热流传感器)是应用最普遍的一类热流传感器。这类传感器的原理是:当有热流通过热流传感器时，在传感器的热阻层上产生了温度梯度，根据付立叶定律就可以得到通过传感器的热流密度，设热流矢量方向是与等温面垂直:

q = dQ / ds = -λ dT / dX

式中:q 为热流密度;dQ 为通过等温面上微小面积，dS 流过的热量;dT / dX 为垂直与等温面方向的温度梯度;λ 为材料的导热系数;如果温度为 T 和 T + ΔT 的两个等温面平行时:

q = - λΔT / ΔX

式中:ΔT为两等温面的温差;ΔX为两等温面之间的距离。

只要知道热阻层的厚度 ΔX，导热系数 λ，通过测到的温差 ΔT 就可以知道通过的热流密度。当用一对热电偶测量温差 ΔT 时，这个温差是与热流密度成正比的，温差的数值也与热电偶产生的电动势的大小成正比例，因此测出温差热电势就可以反映热流密度的大小:

q = Kr·E

式中:Kr为热流传感器的分辨率，W/(㎡·μv);E为测头温差热电势;

分辨率Kr 是热阻式热流计的重要性能参数，其数值的大小反映了热流传感器的灵敏度。Kr 数值越小则热流传感器越灵敏，其倒数被称为热流传感器的灵敏度Ks(Ks=1/Kr)。

为了提高热流传感器的灵敏度，需要加大传感器的输出信号，因此就需要将众多的热电偶串联起来形成热电堆，这样测量的热阻层两边的温度信号是串连的所有热电偶信号的逐个叠加，信号大能反映多个信号的平均特性。

热电堆是热阻式热流传感器的核心元件，也是其他辐射式热流传感器的核心元件。