يتكون مقياس الحرارة بالأشعة تحت الحمراء من النظام البصري ، والكاشف الضوئي ، ومضخم الإشارة ، ومعالجة الإشارات ، وإخراج العرض ، وأجزاء أخرى. يركز النظام البصري طاقة الأشعة تحت الحمراء للهدف في مجال رؤيته ، والتي يتم تحديد حجمها بواسطة بصريات مقياس الحرارة وموقعها. تركز طاقة الأشعة تحت الحمراء على كاشف ضوئي وتحويلها إلى إشارة كهربائية مقابلة. يتم تحويل الإشارة إلى قيمة درجة حرارة الهدف المقاس بعد تصحيحها بواسطة مكبر الصوت ودائرة معالجة الإشارة وفقًا لخوارزمية المعالجة الداخلية للجهاز والانبعاثية المستهدفة.
في الطبيعة ، كل الأجسام التي تزيد درجة حرارتها عن الصفر المطلق تبعث باستمرار طاقة مشعة بالأشعة تحت الحمراء في الفضاء المحيط. يرتبط حجم طاقة الأشعة تحت الحمراء لجسم ما وتوزيعه حسب الطول الموجي ارتباطًا وثيقًا بدرجة حرارة سطح الجسم. لذلك ، من خلال قياس طاقة الأشعة تحت الحمراء التي يشعها الجسم نفسه ، يمكن تحديد درجة حرارة سطحه بدقة ، وهذا هو الأساس الموضوعي لقياس درجة حرارة الأشعة تحت الحمراء.