Инфрацрвени термометар се састоји од оптичког система, фотодетектора, појачивача сигнала, обраде сигнала, излаза за екран и других делова. Оптички систем концентрише енергију инфрацрвеног зрачења мете у свом видном пољу, чија величина је одређена оптиком термометра и њиховом локацијом. Инфрацрвена енергија се фокусира на фотодетектор и претвара у одговарајући електрични сигнал. Сигнал се конвертује у температурну вредност мерене мете након што се коригује појачало и коло за обраду сигнала према интерном алгоритму третмана инструмента и циљној емисивности.
У природи, сви објекти са температуром изнад апсолутне нуле непрестано емитују енергију инфрацрвеног зрачења у околни простор. Величина енергије инфрацрвеног зрачења објекта и њена дистрибуција по таласној дужини су веома уско повезани са температуром површине објекта. Дакле, мерењем инфрацрвене енергије коју зрачи сам објекат може се тачно одредити температура његове површине, што је објективна основа за мерење температуре инфрацрвеног зрачења.