1、按使用的热源分类，温差发电器可分为放射性同位素温差发电器、核反应堆温差发电器、烃燃料温差发电器、低级热温差发电器等。

2、放射性同位素温差发电器(RTG)是将放射性同位素（如Pu-238, Sr-90,Po-210等）的衰变热能直接转换成电能的温差发电器。

3、核反应堆温差发电器是将原子能反应堆中燃料裂变产生的热能直接转换成电能的温差发电器。

4、烃燃料温差发电器，燃烧气体烃燃料或液体烃燃料产生的热能直接转换成电能的温差发电器。

5、低级热温差发电器，将各种形式的低温热能（包括余热、废热）直接转换成电能的温差发电器。

6、按工作温度来分类，温差发电器可分为高温温差发电器、中温差发电器和低温温差发电器三大类。高温温差发电器，其热面工作温度一般在700℃以上，使用的典型温差电材料是硅锗合金（SiGe）;中温温差发电器，其热面工作温度一般在400℃～500℃，使用的典型温差电材料是碲化铅（PbTe）; 低温温差电器， 其热面工作温度一般在400℃以下，使用的典型温差电材料是碲化铋（Bi2Te3）。