Una característica típica de las vigas de material bimodular es que al doblarse, la capa neutra de la viga no coincide con su superficie media geométrica, ya que las propiedades mecánicas de los materiales en tensión y compresión son diferentes. Sin embargo, esta característica no ha sido considerada en la teoría clásica de la elasticidad. En este estudio, se analiza teóricamente una viga simplemente apoyada bimodular bajo la acción combinada de cargas térmicas y mecánicas. Primero, se establece un modelo mecánico simplificado relacionado con la capa neutra. Con base en este modelo mecánico, se utiliza el teorema de Duhamel para transformar el problema termoelástico en un problema de elasticidad pura con fuerza de cuerpo imaginaria y fuerza de superficie. Al resolver la ecuación gobernante expresada en términos de desplazamiento, se encuentra primero una solución especial de la ecuación de desplazamiento, y luego, utilizando el método de función de esfuerzo basado en subárea en tensión y compresión, se deriva una solución complementaria para la ecuación gobernante de desplazamiento sin el efecto térmico. Por último, se superponen la solución especial y la solución complementaria para satisfacer las condiciones de contorno, obteniendo así una solución de termoelasticidad bidimensional. Además, el efecto bimodular y el efecto de temperatura en la solución de termoelasticidad se ilustran mediante ejemplos computacionales.