熱繼電器一般是利用元件中的感測元件(一般是雙金屬片)，當電路中發生過載時，溫度會隨之升高。高溫會使雙簧片發生彎曲，彎曲產生的機械力會帶動觸點動作，最終使接觸器失電。熱繼電器與其它兩種過載保護元件最大的不同之處在于它在電路發生過載后，能夠最快速的切斷控制回路電源，防止控制回路發生火災及觸電危險。另外，還有一種熱繼電器有缺相保護，這是其它兩種元件沒有的。

熔斷器的感測元件和執行元件是同一個——熔體。是利用電路過載發熱，達到熔化溫度時熔體自動熔斷，用來分斷故障電路。雖然同樣是感測溫度的，但是熔斷器在選型時電流會比額定電流偏大，但是熱繼電器一般會選擇較小電流。如此一來，熔斷器的反應時間會比熱繼電器稍晚。熔斷器是電路過載保護的最后一道屏障，當熱繼電器發生故障，在電路過載后沒有及時斷開時，熔斷器才會工作。