Termorelejs ir releja veids, kuram kā vadības signāls kalpo noteiktas temperatūras sasniegšana.
Vienkāršākā termoreleja darbības princips balstās uz bimetāliskas plāksnītes (divu dažādu metālu vai to sakausējumu ar dažādiem termiskās izplešanās koeficientiem plakaniski kopā sametinātas divas plāksnītes) spēju izliekties temperatūras iedarbībā. Uzsilstot līdz noteiktai temperatūrai, termoreleja plāksnīte izliecas tik lielā mērā, ka saslēdz elektriskās ķēdes kontaktus. Atdziestot kontakti tiek atslēgti.
Daudz precīzāki ir kontaktermometra termoreleji - tajos kā termojutīgais elements kalpo parastais dzīvsudraba termometrs, kura dzīvsudraba stabiņš saslēdz kontaktus un var iedarbināt parasto elektromehānisko releju. Tomēr šāds relejs ir visai trausls un prasa speciālu aizsardzību, turklāt satur indīgu vielu.
Mūsdienās mehānisko vai kontakttermometru termoreleju vietā parasti izmanto elektroniskas shēmas ar termosensoriem (termopāriem, pretestības termometriem, dažādiem pusvadītāju sensoriem. Šādām shēmām ir viegli regulējama histerēze (temperatūras diapazons starp shēmas ieslēgšanos un izslēgšanos).
Termoreleji tiek izmantoti termostatu konstrukcijās, kā arī citur, kur nepieciešams regulēt temperatūru vai veikt kādas darbības, sasniedzot noteiktu temperatūru.