W naturze wszystkie obiekty o temperaturach powyżej zera absolutnego stale emitują energię promieniowania podczerwonego do otaczającej przestrzeni. Wielkość energii promieniowania podczerwonego obiektu i jej rozkład wzdłuż długości fali są ściśle powiązane z temperaturą jego powierzchni. Dlatego mierząc energię podczerwieni emitowaną przez sam obiekt, można dokładnie określić temperaturę jego powierzchni; jest to obiektywna podstawa termometrii promieniowania podczerwonego.
Termometr na podczerwień składa się z układu optycznego, fotodetektora, wzmacniacza sygnału, przetwarzania sygnału i wyjścia wyświetlacza. Układ optyczny skupia energię promieniowania podczerwonego celu w jego polu widzenia; wielkość pola widzenia zależy od elementów optycznych i ich położenia. Energia podczerwieni jest skupiana na fotodetektorze i przekształcana w odpowiedni sygnał elektryczny. Sygnał ten jest wzmacniany i przetwarzany przez układ przetwarzania sygnału, a po korekcie zgodnie z wewnętrznym algorytmem przyrządu i emisyjnością celu, zostaje przeliczony na wartość temperatury mierzonego obiektu. Ponadto należy wziąć pod uwagę warunki środowiskowe tarczy i termometru, takie jak temperatura, atmosfera, zanieczyszczenie i zakłócenia, wraz z odpowiednimi metodami korekcji tych czynników wpływających na wskaźniki wydajności.
