Nguyên lý của máy in nhiệt là phủ một vật liệu sáng màu (thường là giấy) bằng một màng trong suốt và làm nóng màng trong một khoảng thời gian để trở nên tối (nói chung là đen, cũng là xanh). Hình ảnh được tạo ra bằng cách làm nóng và tạo ra phản ứng hóa học trong phim. Phản ứng hóa học này được thực hiện ở một nhiệt độ nhất định. Nhiệt độ cao có thể đẩy nhanh phản ứng hóa học này. Khi nhiệt độ thấp hơn 60 ° C, phải mất một thời gian dài để phim trở nên tối và khi nhiệt độ là 200 ° C, sự phản chiếu này sẽ được hoàn thành trong vài micrô giây.
Máy in nhiệt chọn lọc làm nóng vị trí xác định của giấy in nhiệt, từ đó tạo ra một mẫu tương ứng. Gia nhiệt được cung cấp bởi một lò sưởi điện nhỏ trên đầu in tiếp xúc với vật liệu nhiệt. Các máy sưởi được bố trí trong các chấm vuông hoặc sọc bởi máy in để điều khiển logic. Khi được điều khiển, một mẫu tương ứng với phần tử gia nhiệt được tạo ra trên giấy nhiệt. Mạch logic tương tự điều khiển phần tử gia nhiệt cũng điều khiển nạp giấy, để đồ họa có thể được in trên toàn bộ nhãn hoặc giấy.
Máy in nhiệt phổ biến nhất sử dụng đầu in cố định với ma trận điểm nóng. Đầu in được trang bị 320 chấm vuông, mỗi chấm là 0,25mm × 0,25mm. Với ma trận điểm này, máy in có thể in các chấm ở bất kỳ vị trí nào trên giấy in nhiệt. Công nghệ này đã được sử dụng trên máy in giấy và máy in nhãn.
