На деякі неметалеві матеріали термопар впливає відносна кількість компонентів, домішок і способи приготування. При порівнянні зразків матеріалів з різних джерел, великі відмінності в швидкостях термоелектричного потенціалу все ще є поширеними. Однак, загалом, ситуація не така серйозна, як у графіту, оскільки досить стабільну мікроструктуру можна отримати без тривалої високотемпературної термічної обробки.
Зазвичай неметалеві термопари крихкі і мають низьку міцність на розрив. Тому справжня неметалева термопара зазвичай являє собою товстий, громіздкий комбінований стрижень або зонд. Найпоширеніша конструкція — зробити стрижень з одного матеріалу і вставити його в трубку з іншого матеріалу. Додайте штифт у гарячий спай, де два матеріали стикаються. Простір між стрижнем і трубкою може бути порожнім, або заповненим ізоляційним матеріалом, або заповненим кільцевими прокладками. Холодний кінець зонда може охолоджуватися повітрям або водою. У деяких випадках можна використовувати відповідний подовжувач від шлунка, щоб привести до звичайної контрольної точки. Залежно від матеріалу та необхідної довжини можна сконструювати цей тип зонда меншого розміру. У випадку з графітом можна сконструювати деякі спеціальні пристрої, наприклад, ниткоподібні графітові термопари. Деякі люди використовували неметалеві тонкоплівкові термопари. Використовується той самий загальний процес, що використовується для приготування тонкоплівкових термопар з інших матеріалів.
