Urządzenia do prowadzenia pomiarów termowizyjnych wykorzystują zjawisko promieniowania podczerwonego.

Każde ciało o temperaturze powyżej -273 °C emituje energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Wraz ze wzrostem temperatury, ilość emitowanej w ten sposób energii rośnie proporcjonalnie do 4. potęgi temperatury (prawo Stefana - Boltzmanna)

Dzięki temu możliwy jest pomiar temperatury ciała poprzez pomiar emitowanej przez nie energii, szczególnie w zakresie promieniowania podczerwonego.

W związku z tym, że promieniowanie podczerwone jest w większości zakresów znacznie tłumione w atmosferze Ziemi, producenci systemów termowizyjnych wybrali dwa przedziały, w których to tłumienie jest nieznaczne, (3-5 mm oraz 8-14 mm)

Badania termowizyjne obejmują pomiar i zobrazowanie promieniowania podczerwonego pochodzącego z badanego obiektu. Kamera umożliwia cyfrową rejestrację rozkładu temperatur badanego obiektu. Tak powstała "mapa temperatur" jest następnie interpretowana graficznie - każdej temperaturze przypisywana jest inna barwa, dzięki czemu w wizjerze widziany jest termalny obraz obiektu.

Ponieważ zapisywane dane w praktyce są mapą temperatur obiektu, ten sam obiekt, w zależności od przyjętej skali barw oraz jej relacji do skali temperatur, może wyglądać różnie.

Ponadto, możliwa jest analiza termogramów, np. wykreślanie izoterm, określanie rozkładu temperatur wzdłuż dowolnego profilu, tworzenie histogramów, pobieranie danych z termogramu bezpośrednio do wykonywania obliczeń.