De werkzame stof van een koortsthermometer is kwik. De bol heeft een veel groter volume dan de capillaire buis erboven. Door de invloed van de lichaamstemperatuur ondergaat het kwik in de bol een kleine verandering; de uitzetting van het kwik veroorzaakt een significante verandering in de lengte van de kwikkolom in de buis.
De lichaamstemperatuur van de mens varieert tussen 35 graden en 42 graden, dus de schaal van een koortsthermometer is verdeeld in 35 graden tot 42 graden, waarbij elke graad verder is onderverdeeld in 10 delen, waardoor de thermometer tot op 1/10 graad nauwkeurig kan zijn. Bij het meten moet de thermometer uit de oksel of mond worden verwijderd, waarna de temperatuur van de lamp zal dalen. Om ervoor te zorgen dat de meting nog steeds de lichaamstemperatuur weergeeft, is een speciaal ontwerp vereist: de zeer dunne buis tussen de lamp en de rechte glazen buis-de vernauwing. Het onderste deel van de thermometer, vlakbij de lamp, heeft een zeer smalle, gebogen hals. Bij het meten van de lichaamstemperatuur zet het kwik in de bol uit naarmate de temperatuur stijgt, waardoor het door de vernauwingsbuis in de rechte buis wordt geperst en vanuit de nek naar een bepaalde positie in de buis stijgt. Wanneer thermisch evenwicht wordt bereikt met de lichaamstemperatuur, blijft de kwikkolom constant. Wanneer de buitentemperatuur laag is, trekt het kwik in volume samen bij contact met de koude lucht en breekt het af bij de smalle, gebogen nek. Dit voorkomt dat het kwik in de dunne buis terugvloeit in de bol, waardoor de hoogte behouden blijft die de kwikkolom bereikte bij contact met het lichaam. Daarom geeft het, wanneer het het lichaam verlaat, nog steeds de lichaamstemperatuur aan. Na gebruik moet een koortsthermometer worden "teruggestuurd" door de bovenkant van de thermometer krachtig naar beneden te schudden, zodat het kwik dat in de buis is gestegen, kan terugkeren naar de lamp. Andere thermometers mogen nooit geschud worden; dit is een belangrijk verschil tussen een koortsthermometer en andere vloeistofthermometers.
