Электромеханические преобразователи выпускаются в разном исполнении, но все они выполняются в форме механического контактного устройства, работающего под действием изменяющейся физической величины, измерение которой и осуществляется. В качестве чувствительного элемента датчика обычно используется биметаллическая пластина, реализованная из двух материалов, имеющих различный коэффициент линейного расширения.
При воздействии температуры пластина меняет форму, что может быть использовано для построения контактного датчика. Когда значение измеряемой величины превышает точку переключения, контакт размыкается или замыкается, вследствие этого в замкнутой или разомкнутой электрической цепи формируется выходной сигнал преобразователя. Различают датчики прямого нагрева (тепловая энергия выделяется непосредственно в пластине) и косвенного нагрева. Такие датчики широко применяются в простейших терморегуляторах, автоматах защиты действующего значения тока. Биметаллические преобразователи также используются в термометрах с невысокой точностью. Электромеханические преобразователи являются, как правило, цифровыми (дискретными), поскольку их контакты могут быть лишь в двух положениях и представляют собой элемент релейного типа.