Інфрачервоний термометр складається з оптичної системи, фотодетектора, підсилювача сигналу, обробки сигналу, виходу дисплея та інших частин. Оптична система концентрує енергію інфрачервоного випромінювання цілі в межах свого поля зору, розмір якого визначається оптикою термометра та її розташуванням. Інфрачервона енергія фокусується на фотодетекторі і перетворюється у відповідний електричний сигнал. Сигнал перетворюється на значення температури вимірюваної цілі після корекції підсилювачем і схемою обробки сигналу відповідно до внутрішнього алгоритму обробки приладу та випромінювальної здатності цілі.
У природі всі об'єкти з температурою вище абсолютного нуля постійно випромінюють в навколишній простір енергію інфрачервоного випромінювання. Величина енергії інфрачервоного випромінювання об'єкта і його розподіл за довжиною хвилі дуже тісно пов'язані з температурою поверхні об'єкта. Тому, вимірюючи інфрачервону енергію, випромінювану самим об’єктом, можна точно визначити температуру його поверхні, що є об’єктивною основою для вимірювання температури інфрачервоного випромінювання.