生物遗体化石，尤其是植物孢粉化石和动物小个体化石——牙形石，都是极好的地温计。这些化石中含有丰富的有机质，具有随地层温度升高而碳化度增加的特点。这样的化石在显微镜下会显示出不同的颜色。一般温度高，碳化度也高，颜色就深，反之颜色就浅。这些化石的颜色就会告诉我们古地温。 

矿物地温计沉积岩中常有自生的粘土、沸石和硅酸盐矿物。这些自生矿物从沉积到成岩过程中，受物理因素的控制。如粘土矿物，会在不同地温下转换成不同的物质；沸石的结晶顺序也会随地温的升高发生变化；硅酸盐矿物中的二氧化硅层的间距随地温升高而不同。从这些自生矿物在不同地温下的各种变化也可推测出古时的地温。 [1] 有机质地温计遍布各类岩石中的固态有机质微粒之——镜质体，会随温度的升高，相应改变其排列结构，从而使其对光线的反射率发生变化。镜质体的反射率与温度形成直线关系，通过对镜质体反射率的分析，就可得知当时的地温。煤阶地温计在成煤过程中，随地层温度升高、煤化作用增强，便形成不同的煤阶。由已发现的煤阶便可推算出地层经历过的占地温。甲烷气体地温计沉积岩中还含有天然气，这些天然气中都含有甲烷气。甲烷（CH4）中的碳有两种稳定的碳同位素，即碳十二和碳十三。而地温变化可引起同位素分馏。低温下，碳十二的比例大；高温时则碳十三比例大。这两种同位素含量的比值就构成了灵敏的地温计。