熒光光纖溫度計由熒光材料溫度敏感單元、光纖、光纖溫度解調儀組成。

目前大多采用稀土摻雜的熒光材料，考慮到環境光的影響和選材的方便性，一般采用紫外激發的熒光材料。光纖溫度解調儀發射激發光，并探測光纖前端熒光材料發射的熒光，將熒光壽命轉換為溫度。根據熒光材料選擇最佳激發光譜范圍的激發光源。激發光的作用是激發光纖前端的熒光材料發射熒光。

激發光源發出的光通過激發光分光裝置分光，得到所需要的波長的激發光，激發光經由光纖達到熒光光纖傳感器前端并照射熒光物質。熒光物質發射的熒光經過光纖進入發射光分光裝置分光，經光電轉換、信號檢測電路得到反映熒光物質熒光強度衰減的電信號，進一步處理得到熒光壽命，由此可得到對應的溫度信息。

熒光光纖測溫具有溫度動態響應快，可實現高電壓、大電流、強電磁場、易燃易爆等惡劣環境條件下溫度精確測量。傳統的基于熱電效應的鉑電阻和熱電偶在強電磁場環境下由于受到電磁干擾容易失準，熒光光纖測溫儀彌補了這方面的不足。