Dwa czujniki nie są obowiązkowe w każdym pomieszczeniu, ale w wielu przypadkach znacząco poprawiają sterowanie. Typowy układ w termostatach do podłogówki to czujnik powietrza w obudowie regulatora oraz zewnętrzny czujnik podłogowy NTC. Gdy działają razem, jeden odpowiada za komfort w pokoju, a drugi za temperaturę samej podłogi. To ważne wszędzie tam, gdzie warunki w pomieszczeniu nie są stabilne. Przykłady są proste: salon z kominkiem, pokój z dużym oknem od południa, strefa przy drzwiach tarasowych albo miejsce, gdzie działa klimatyzacja. Sam czujnik powietrza może dawać mylące sygnały, a sam czujnik podłogi nie wie, co dzieje się z temperaturą w pomieszczeniu.
W łazience, gdzie celem jest głównie przyjemnie ciepła ceramika, często wystarcza czujnik podłogowy. W pokoju dziennym jako ogrzewaniu głównym dużo lepiej sprawdza się temperatura powietrza z limitem temperatury podłogi. Przy folii grzejnej pod panelami czujnik podłogowy powinien być traktowany nie tylko jako element sterowania, ale też jako ogranicznik bezpieczeństwa, ponieważ okładzina ma określoną maksymalną temperaturę pracy. Właśnie dlatego system „dwuczujnikowy” bywa rozsądniejszy niż pozornie prostsze sterowanie jednym parametrem.
Od strony diagnostycznej dwa czujniki pomagają wychwycić, czy problem dotyczy komfortu pokoju, czy samej posadzki. Jeśli powietrze ma dobrą temperaturę, a podłoga jest chłodna, wiadomo, że logika sterowania została ustawiona pod pomieszczenie, nie pod powierzchnię podłogi. Jeżeli natomiast podłoga robi się zbyt ciepła, a pokój wciąż chłodny, to znak, że straty ciepła są zbyt duże albo aktywny limit temperatury podłogi zatrzymuje grzanie z powodów ochronnych. Typowe sondy NTC mają 10 kΩ przy 25°C, ale trzeba to zawsze potwierdzić w dokumentacji. Dopuszczalne przedłużenie kabla czujnika bywa wprost dopuszczone nawet do 50 m, lecz tylko w tych systemach, w których producent to podał. W pozostałych przypadkach należy przyjąć brak specyfikacji i nie wydłużać kabla na własną rękę.