Looduses kiirgavad kõik objektid, mille temperatuur on üle absoluutse nulli, pidevalt ümbritsevasse ruumi infrapunakiirgust. Objekti infrapunakiirguse energia suurus ja jaotus lainepikkusel on tihedalt seotud selle pinnatemperatuuriga. Seetõttu saab objekti enda poolt kiirgavat infrapunaenergiat mõõtes täpselt määrata selle pinnatemperatuuri; see on infrapunakiirguse termomeetria objektiivne alus.
Infrapunatermomeeter koosneb optilisest süsteemist, fotodetektorist, signaalivõimendist, signaalitöötlusest ja kuva väljundist. Optiline süsteem fokusseerib sihtmärgi infrapunakiirguse energia oma vaatevälja; vaatevälja suurus määratakse optiliste komponentide ja nende asenditega. Infrapunaenergia fokuseeritakse fotodetektorile ja muundatakse vastavaks elektrisignaaliks. Seda signaali võimendab ja töötleb signaalitöötlusahel ning pärast korrigeerimist vastavalt instrumendi sisemisele algoritmile ja sihtmärgi kiirgusvõimele teisendatakse see mõõdetava sihtmärgi temperatuuriväärtuseks. Lisaks tuleks arvesse võtta sihtmärgi ja termomeetri keskkonnatingimusi, nagu temperatuur, atmosfäär, saaste ja häired, ning vastavaid parandusmeetodeid nende toimivusnäitajaid mõjutavate tegurite jaoks.
