Сам Пельтье не совсем понимал сущность открытого им явления. Истинный его смысл  был установлен несколькими годами позже в 1838 году Ленцем (Heinrich Friedrich Emil Lenz: 1804-1865 г.).

   В углубление на стыке двух стержней из висмута и сурьмы Ленц поместил каплю воды. При пропускании электрического тока в одном направлении капля воды замерзала. При пропускании тока в противоположном направлении образовавшийся лед таял. Тем самым было установлено, что при прохождении через контакт двух проводников электрического тока, в зависимости от направления последнего, помимо джоулева тепла выделяется или поглощается дополнительное тепло, которое получило название тепла Пельтье. Это явление получило название явления Пельтье (эффекта Пельтье).

    Позже выяснилось, что этот эффект в значительной степени усиливается, если вместо металлов использовать соединения из разнородных полупроводников. На этом и основаны конструкции современных элементов Пельтье. Конструктивно охладитель на основе эффекта Пельтье состоит из последовательного соединения множества чередующихся полупроводниковых элементов p и n-типов. При прохождении постоянного тока через такое соединение одна половина p-n контактов будет нагреваться, другая наоборот - охлаждаться. Полупроводниковые элементы ориентированы так, чтобы нагревающиеся контакты выходили на одну сторону а охлаждающиеся - на другую. Получается пластинка, которая впоследствии покрывается с обеих сторон материалом из керамики. Если подать на пластинку из элементов Пельтье достаточно сильный ток, то одна ее сторона нагреется, а другая охладится, а разность температур между ними может достигать нескольких десятков градусов.