Le mercure a des propriétés très particulières, notamment celle de se dilater de manière assez importante sous l'effet de la chaleur. D'où la définition : toute variation de température est proportionnelle à la variation de longueur de la colonne de mercure.

A la différence des alcools utilisés auparavant à la place du mercure, celui-ci présente une longueur de dilatation importante et constante, ce qui permet de mesurer avec une assez bonne précision la température.

Précisons toutefois que les thermomètres à mercure sont interdits à la vente depuis le 1er mars 1999 à cause non pas de leur inefficacité, mais à cause de la dangerosité pour la santé du mercure qu'ils déversent dans nos habitations quand accidentellement ils se cassent, et aussi grâce à la mise sur le marché de thermomètres électroniques de toutes sortes pouvant les remplacer efficacement.
Cette mesure réduit aussi les sources de mercure, agent polluant de l'environnement.