Nguyên tắc của một máy in nhiệt là che một vật liệu màu - (thường là giấy) với một lớp màng trong suốt, và sau đó làm nóng màng trong một khoảng thời gian để biến nó thành màu tối (thường là màu đen, nhưng cũng có màu xanh). Hình ảnh được tạo ra bằng cách sưởi ấm, gây ra phản ứng hóa học trong phim. Phản ứng hóa học này được thực hiện ở một nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ cao sẽ tăng tốc phản ứng hóa học này. Khi nhiệt độ thấp hơn 60 độ, bộ phim mất nhiều thời gian, thậm chí vài năm, để trở nên tối; Và khi nhiệt độ là 200 độ, độ phản xạ này sẽ được hoàn thành trong một vài micro giây. Máy in nhiệt có chọn lọc làm nóng giấy nhiệt ở một vị trí nhất định, do đó tạo ra đồ họa tương ứng. Hệ thống sưởi được cung cấp bởi một lò sưởi điện nhỏ trên đầu in tiếp xúc với vật liệu nhiệt. Các lò sưởi được sắp xếp theo các chấm hoặc dải vuông và được điều khiển bằng logic bởi máy in. Khi được điều khiển, một đồ họa tương ứng với phần tử gia nhiệt được tạo ra trên giấy nhiệt. Mạch logic tương tự điều khiển phần tử sưởi cũng điều khiển nguồn cấp giấy, để có thể in đồ họa trên toàn bộ nhãn hoặc giấy.
Máy in nhiệt phổ biến nhất sử dụng một đầu in cố định với ma trận chấm nóng. Đầu in có 320 chấm vuông, mỗi chấm là 0,25mm × 0,25mm. Sử dụng ma trận chấm này, máy in có thể in các dấu chấm trên bất kỳ vị trí nào trên giấy nhiệt. Công nghệ này đã được sử dụng trong máy in giấy và máy in nhãn
