Um relé de sobrecarga térmica, ou relé térmico, é um dispositivo de opção económica para proteção elétrica que opera com base no princípio dos efeitos térmicos atuais. O elemento sensível é uma tira bimetálica produzida por aquecimento e laminação de dois tipos de ligas com grandes diferenças nos coeficientes de expansão linear. Quando aquecida, a tira bimetálica curva-se da camada de alta expansão (camada ativa) para a camada de baixa expansão (camada passiva). Se a corrente exceder o valor definido, a faixa bimetálica aquece e dobrada-se para fechar os contatos normalmente abertos, o que gera energia à bobina de disparo do disjuntor.
Os relés térmicos são dispositivos indispensáveis para proteger os motores contra sobrecargas, desequilíbrio de fase e obstruções elétricas. Existem vários tipos destes relés, são fáceis de instalar e usar e servem para diversas funções a um baixo custo.