据说，最早的温度计即是这种彩色玻璃球温度计，是在1593年由意大利科学家伽利略(1564～1642)发明的。现在市场上也称为伽利略温度计，主要用于室内装饰或作礼品收藏等用。与平常使用的温度计不同，这种温度计利用的则是密度差原理。简单的说，在某一温度下，小玻璃球的总体密度大于玻璃管中的透明液体密度，则它受到的透明液体的浮力小于它的重力，小球下沉；反之，若小玻璃球的总体密度小于玻璃管中的透明液体密度，则它受到的透明液体的浮力大于它的重力，小球上浮。

这种温度计外部为一根玻璃管，内装有透明液体。透明液体中又有数枚盛有不同颜色液体的密封小玻璃泡。每个小玻璃泡的底端挂有一个吊牌，上面写着一个温度值。由此而不同密度的盛有彩色液体的密封玻璃球置于一个玻璃容器。有些型号的伽利略彩球温度计在外部玻璃管周围还装有木架或塑料架、铁架等装饰。

当玻璃管中的透明液体的温度改变，它的密度会随之改变。于是不同小球上浮或者下沉到一个与周围的液体密度相等的位置。 如果控制各个小球的总体密度，使得总体密度最低的小球排于上方，最高的排在底部，这样便形成可以温度标度，用于指示温度了。

温度一般是读取自一个被刻记的在各玻璃小球上的金属圆盘。也有制造厂商说，玻璃球下方那个看似金属质感的吊牌其实是塑料，因为常用的金属材料太重会使得玻璃球总体密度过大而无法浮起。并且，其实玻璃小球之间几乎没有区别，是精准控制的吊牌重量在起着调节玻璃小球总体密度的作用。