A természetben minden abszolút nulla feletti hőmérsékletű objektum folyamatosan infravörös sugárzást bocsát ki a környező térbe. Egy objektum infravörös sugárzási energiájának nagysága és hullámhossz szerinti eloszlása szorosan összefügg a felszíni hőmérsékletével. Ezért a tárgy által kisugárzott infravörös energia mérésével annak felületi hőmérséklete pontosan meghatározható; ez az infravörös sugárzás hőmérőjének objektív alapja.
Az infravörös hőmérő optikai rendszerből, fotodetektorból, jelerősítőből, jelfeldolgozásból és kijelzőkimenetből áll. Az optikai rendszer a céltárgy infravörös sugárzási energiáját a látóterébe fókuszálja; a látómező méretét az optikai alkatrészek és azok elhelyezkedése határozza meg. Az infravörös energiát a fotodetektorra fókuszálják, és megfelelő elektromos jellé alakítják. Ezt a jelet a jelfeldolgozó áramkör felerősíti és feldolgozza, majd a műszer belső algoritmusa és a cél emissziós tényezője szerinti korrekció után konvertálja a mérendő cél hőmérsékleti értékévé. Ezenkívül figyelembe kell venni a céltárgy és a hőmérő környezeti feltételeit, például a hőmérsékletet, a légkört, a szennyezést és az interferenciát, valamint a teljesítménymutatókat befolyásoló tényezők megfelelő korrekciós módszereit.
