热敏电阻传感器主要元件是热敏电阻，当热敏材料周围有热辐射时，它就会吸收辐射热，产生温度升高，引起材料的阻值发生变化。
1. 热敏电阻传感器测温
作为测量温度的热敏电阻传感器一般结构较简单，价格较低廉。没有外面保护层的热敏电阻只能应用在干燥的地方；密封的热敏电阻不怕湿气的侵蚀、可以使用在较恶劣的环境下。由于热敏电阻传感器的阻值较大，故其连接导线的电阻和接触电阻可以忽略，因此热敏电阻传感器可以在长达几千米的远距离测量温度中应用，测量电路多采用桥路。利用其原理还可以用作其他测温、控温电路等。
2. 热敏电阻传感器用于温度的补偿
热敏电阻传感器可在一定的温度范围内对某些元器件湿度进行补偿。例如，动圈式仪表表头中的动圈由铜线绕制而成。温度升高，电阻增大，引起温度的误差。因而可以在动圈的回路中将负温度系数的热敏电阻与锰铜丝电阻并联后再与被补偿元器件串联，从而抵消内于温度变化所产生的误差。在晶体管电路、对数放大器中，也常用热敏电阻组成补偿电路。补偿由于温度引起的漂移误差。
3. 热敏电阻传感器的过热保护
过热保护分直接保护利间接保护。对小电流场合，可把热敏电阻传感器直接串人负载中，防止过热损坏以保护器件，对大电流场合，可用于对继电器、晶体管电路等的保护。不论哪种情况，热敏电阻都与被保护器件紧密结合在一起，从而使两者之间充分进行热交换，一旦过热，热敏电阻则起保护作用。例如，在电动机的定子绕组中嵌入突变型热敏电阻传感器并与继电器串联。当电动机过载时，定子电流增大，引起发热。当温度大于突变点时，电路中的电流可以内十分之几毫安突变为几十毫安，因此继电器动作，从而实现过热保护。
4. 热敏电阻传感器用于液面的测量
给NTC热敏电阻传感器施加一定的加热电流，它的表面温度将高于周围的空气温度，此时它的阻值较小。当液而高于它的安装高度时，液体将带走它的热量，使之温度下降、阻值升高。判断它的阻值变化，就可以知道液面是否低于设定值。汽车油箱中的油位报警传感器就是利用以上原理制作的。热敏电阻在汽车中还用于测量油温、冷却水混等。