Radna tvar kliničkog toplomjera je živa. Njegov balon ima mnogo veći volumen od kapilarne cijevi iznad njega. Zbog utjecaja tjelesne temperature živa u žarulji prolazi kroz malu promjenu; širenje žive uzrokuje značajnu promjenu u duljini živinog stupca unutar cijevi.
Temperatura ljudskog tijela varira između 35 stupnjeva i 42 stupnja, tako da je ljestvica kliničkog termometra podijeljena na 35 stupnjeva do 42 stupnja, pri čemu je svaki stupanj dalje podijeljen na 10 dijelova, što omogućuje da termometar bude točan do 1/10 stupnja. Prilikom očitavanja, termometar se mora ukloniti iz pazuha ili usta, kada će se temperatura termometra smanjiti. Kako bi se osiguralo da očitanje još uvijek predstavlja tjelesnu temperaturu, potreban je poseban dizajn: vrlo tanka cijev između žarulje i ravne staklene cijevi-suženje. Donji dio termometra, u blizini žarulje, ima vrlo uzak, zakrivljen vrat. Prilikom mjerenja tjelesne temperature, živa u balonu se širi kako temperatura raste, potiskujući se kroz steznu cijev u ravnu cijev, dižući se od grla do određenog položaja unutar cijevi. Kada se postigne toplinska ravnoteža s temperaturom tijela, živin stupac ostaje konstantan. Kada je vanjska temperatura niska, živa se skuplja u volumenu u dodiru s hladnim zrakom, odvajajući se na uskom, zakrivljenom vratu. To sprječava da živa u tankoj cijevi teče natrag u žarulju, održavajući visinu koju je dosegao živin stupac u dodiru s tijelom. Stoga, kada napusti tijelo, još uvijek pokazuje tjelesnu temperaturu. Nakon upotrebe, klinički termometar treba "vratiti" snažnim trešenjem vrha toplomjera prema dolje kako bi se živa koja je porasla u cijev vratila u žarulju. Druge toplomjere nikad ne treba tresti; ovo je ključna razlika između kliničkog termometra i drugih tekućih toplomjera.
