Prinsip kerja bimetal adalah menempelkan dua logam yang memiliki beda nilai koefisien muai panjang. Karena nilai $\alpha$ kedua logam berbeda, maka saat terjadi perubahan suhu, masing-masing logam mengalami perubahan panjang yang berbeda juga, dimana logam yang satu akan menjadi lebih panjang dari yang satunya. Karena salah satu logam lebih panjang, maka bimetal akan membengkok ke arah logam yang lebih pendek.

Saat dipanaskan, logam yang nilai koefisien muai panjangnya lebih besar akan lebih banyak pertambahan panjangnya, maka pada kondisi ini, bimetal akan membengkok ke arah logam yang nilai koefisien muai panjangnya lebih kecil.

*Namun, saat didinginkan, logam yang nilai koefisien muai panjangnya lebih besar akan lebih cepat menyusut. Hal ini menyebabkan logam yang koefisien muai panjangnya lebih besar menjadi lebih pendek daripada logam satunya. Pada kondisi ini, bimetal akan membengkok ke arah logam yang nilai koefisien panjangnya lebih besar.