红外线热像仪原理来自于红外辐射，这种辐射是所有温度高于绝对零度的物体发出的，这也通常被称为热辐射。红外辐射位于可见光和微波之间，波长范围为0.7–1000µm。红外光谱可分为几个光谱区，在不同的科学领域有不同的分区方案。
中长波红外通常被称为热红外（TIR）。因为温度范围在190-1000K之间的物体在这个光谱范围内发射辐射。大气只以一定的吸收大气分子中其他波长而产生的波长。二氧化碳和水是红外辐射吸收的主要来源。说明了透射辐射的百分比取决于波长，并说明了导致较大透射间隙的分子。由于大气传输间隙在5到8µm之间，因此没有理由使相机在该波段敏感，14µm以上的辐射也是如此。
红外线热像仪原理公式可由物体的温度T引起的辐射并根据普朗克的波长分布函数描述：
其中λ是波长，h是普朗克常数（6.626×10−34 Js），c是光速（299,792,458 m/s），kB是玻尔兹曼常数（1.3806503×10-23 J / K）。
随着温度升高，强度峰移动到较短的波长，并且强度随温度升高。对于极热的物体，辐射会延伸到可见光谱中，例如对于炽热的铁而言。强度峰的波长由维恩位移定律描述：
λmax= 2.898×10−3T
普朗克的波长分布函数描述了黑体发出的辐射。假定为实际应用而研究的大多数材料被称为所谓的灰体，其辐射的比例因子在0和1之间恒定。该因子称为发射率。例如，抛光银的发射率非常低（0.02），而人类皮肤的发射率非常接近1。其他材料（例如气体）是选择性发射器，在热红外光谱中具有特定的吸收和发射带。类似于红外线热像仪原理所描述的，特定的吸收带和发射带都归因于辐射的性质。
