Infrarødt termometer består av optisk system, fotodetektor, signalforsterker, signalbehandling, displayutgang og andre deler. Det optiske systemet konsentrerer målets infrarøde strålingsenergi innenfor synsfeltet, hvis størrelse bestemmes av termometerets optikk og deres plassering. Den infrarøde energien fokuseres på en fotodetektor og omdannes til et tilsvarende elektrisk signal. Signalet konverteres til temperaturverdien til det målte målet etter å ha blitt korrigert av forsterkeren og signalbehandlingskretsen i henhold til den interne behandlingsalgoritmen til instrumentet og målemissiviteten.
I naturen sender alle objekter med en temperatur over absolutt null konstant ut infrarød strålingsenergi inn i det omkringliggende rommet. Størrelsen på den infrarøde strålingsenergien til et objekt og dets fordeling etter bølgelengde er veldig nært knyttet til overflatetemperaturen til objektet. Derfor, ved å måle den infrarøde energien som utstråles av objektet selv, kan overflatetemperaturen bestemmes nøyaktig, som er det objektive grunnlaget for måling av infrarød strålingstemperatur.