Peltiereffekten skyldes at ladningsbærerne som går gjennom kontaktflaten, passerer etpotensialsprang og derfor mottar eller avgir energi. Avgitt energi finnes igjen som varme. Varmemengden er lik produktet av strømmen som går fra stoff A til B og en størrelse π_AB, som kallespeltierkoeffisienten. Denne er avhengig av de to stoffene og av temperaturen i kontaktstedet. Når strømmen skifter retning, skifter peltierkoeffisienten fortegn π_AB = −π_BA, og man får oppvarming der man før hadde avkjøling og omvendt.

For metaller er peltiereffekten så liten at den er uten praktisk betydning, men for enkeltehalvledere blir den så stor at den kan brukes til kjøling, spesielt ved nedkjøling av små volumer eller i apparater som skal arbeide lydløst. Best virkning er oppnådd med sammensatte halvledere som for eksempelvismut-tellurid Bi₂Te₃, som blant annet brukes i elementer for nedkjøling avelektronisk utstyr og preparater formikroskopi, og i detektorer forinfrarød stråling. Et enkelt element kan gi nedkjøling med temperaturforskjell mellom det varme og det kalde loddepunktet på opptil 40 °C. Vedkaskadekobling av 3–4 trinn kan temperaturforskjellen bli ca. 80–100 °C.

Det er utviklet materialer og apparatkombinasjoner som øker muligheten for å benytte peltiereffekt ivarmepumper for oppvarmingsformål. Nyetermoelementmaterialer med stor termokraft, lavvarmeledningsevne og meget liten kontaktresistans i det kalde loddepunktet skal kunne gi en effektfaktor på ca. 3 ved temperaturdifferens 20 °C og ca. 2,0 ved 30 °C.

• termoelektrisk effekt
• seebeckeffekten