A la natura, tots els objectes amb temperatures per sobre del zero absolut emeten constantment energia de radiació infraroja a l'espai circumdant. La magnitud de l'energia de radiació infraroja d'un objecte i la seva distribució al llarg de la longitud d'ona estan estretament relacionades amb la seva temperatura superficial. Per tant, mesurant l'energia infraroja irradiada per un mateix objecte, es pot determinar amb precisió la seva temperatura superficial; aquesta és la base objectiva de la termometria de radiació infraroja.
Un termòmetre infrarojo consta d'un sistema òptic, un fotodetector, un amplificador de senyal, processament de senyal i sortida de visualització. El sistema òptic enfoca l'energia de radiació infraroja de l'objectiu dins del seu camp de visió; la mida del camp de visió està determinada pels components òptics i les seves posicions. L'energia infraroja s'enfoca al fotodetector i es converteix en un senyal elèctric corresponent. Aquest senyal és amplificat i processat pel circuit de processament del senyal, i després de la correcció segons l'algorisme intern de l'instrument i l'emissivitat de l'objectiu, es converteix en el valor de temperatura de l'objectiu que es mesura. A més, s'han de tenir en compte les condicions ambientals de l'objectiu i del termòmetre, com ara la temperatura, l'atmosfera, la contaminació i les interferències, juntament amb els mètodes de correcció corresponents per a aquests factors que afecten els indicadors de rendiment.
