熱阻式（熱電堆式熱流傳感器或稱溫度梯度型熱流傳感器）是應用最普遍的壹類熱流傳感器。這類傳感器的原理是：當有熱流通過熱流傳感器時，在傳感器的熱阻層上產生了溫度梯度，根據付立葉定律就可以得到通過傳感器的熱流密度，設熱流矢量方向是與等溫面垂直：
q = dQ / ds = -λ dT / dX
式中：q 為熱流密度；dQ 為通過等溫面上微小面積，dS 流過的熱量；dT / dX 為垂直與等溫面方向的溫度梯度；λ 為材料的導熱系數；如果溫度為 T 和 T + ΔT 的兩個等溫面平行時：
q = - λΔT / ΔX
式中：ΔT為兩等溫面的溫差；ΔX為兩等溫面之間的距離。
只要知道熱阻層的厚度 ΔX，導熱系數 λ，通過測到的溫差 ΔT 就可以知道通過的熱流密度。當用壹對熱電偶測量溫差 ΔT 時，這個溫差是與熱流密度成正比的，溫差的數值也與熱電偶產生的電動勢的大小成正比例，因此測出溫差熱電勢就可以反映熱流密度的大小：
q = Kr·E
式中：Kr為熱流傳感器的分辨率，W/(㎡·μv)；E為測頭溫差熱電勢；
分辨率Kr 是熱阻式熱流計的重要性能參數，其數值的大小反映了熱流傳感器的靈敏度。Kr 數值越小則熱流傳感器越靈敏，其倒數被稱為熱流傳感器的靈敏度Ks（Ks=1/Kr）。
為了提高熱流傳感器的靈敏度，需要加大傳感器的輸出信號，因此就需要將眾多的熱電偶串聯起來形成熱電堆，這樣測量的熱阻層兩邊的溫度信號是串連的所有熱電偶信號的逐個疊加，信號大能反映多個信號的平均特性。
熱電堆是熱阻式熱流傳感器的核心元件，也是其他輻射式熱流傳感器的核心元件。