从测量原理来看，两者均基于液体热胀冷缩的物理特性：温度变化时，液体体积膨胀或收缩，推动刻度柱移动以显示温度。但核心差异在于填充介质——煤油与水银的理化性质不同，直接影响测量精度。
水银的物理特性决定其更高的测量准确性。首先，水银的膨胀系数具有更优异的线性度：在较大温度范围内，其体积随温度变化呈现均匀的比例关系，刻度划分更精准。相比之下，煤油的膨胀系数受温度影响较大，低温时膨胀缓慢，高温时膨胀加速，易导致刻度非线性，尤其在温差较大的环境中，误差更明显。其次，水银的沸点高达356.7℃，凝固点低至-38.83℃，远超煤油沸点约150℃，凝固点约-40℃。这意味着水银温度计的测量范围更广，且在极端温度下不易因介质状态变化如煤油沸腾、凝固导致测量失效，适用场景更稳定。
此外，水银的热导率显著高于煤油，对温度变化的响应速度更快，能更迅速地与被测物体达到热平衡，减少因响应延迟产生的读数偏差。而煤油热导率低，升温或降温时需要更长时间稳定，尤其在快速变化的温度环境中，误差会进一步放大。
实际应用中，水银温度计的准确性优势也得到验证。在医疗领域，水银体温计因精度高可精确到0.1℃成为体温测量的“金标准”；实验室中，高精度水银温度计更是常用于校准其他测温工具。相比之下，煤油温度计虽因成本低、安全性高汞污染风险被用于家庭环境或初中实验，但精度通常只能达到0.5℃，且长期使用易因煤油挥发或刻度老化导致误差增大。
水银温度计的准确性优于煤油温度计。其均匀的膨胀特性、宽测量范围及快速响应能力，使其在对精度较高的场景中更可靠。而煤油温度计则更适合对精度不高、重安全性的日常场景。