ペルチェ素子は、サーモ・ペルチェモジュールとも呼ばれ、ペルチェ効果を用いた板状の熱電素子です。直流電流により冷却や加熱、温度制御を行える半導体素子です。
ペルチェモジュールは、通常使われる素子の占有面積は0.1-100 mm2、吸熱量は0.5-1000 W程度です。ある方向に直流電流を流すと、素子の上面で冷却（吸熱）し、下面で加熱（発熱）します。電気の流れる方向を変えると冷却面と加熱面が入れ替わります。このように片方の面で冷却、加熱が叶うため、ペルチェ素子によって精度の高い温度管理を実現できます。
ペルチェ素子を用いた冷却装置は体積が小さく、騒音や振動を発生しないため、医療用冷蔵庫やワインセラー、CPU冷却装置などに一般的に使用されています。