Prinsip dari printer termal adalah untuk menutupi bahan berwarna terang (biasanya kertas) dengan film transparan, dan panaskan film untuk jangka waktu tertentu menjadi gelap (umumnya hitam, juga biru). Gambar dihasilkan dengan memanaskan dan menghasilkan reaksi kimia dalam film. Reaksi kimia ini dilakukan pada suhu tertentu. Temperatur yang tinggi dapat mempercepat reaksi kimia ini. Ketika suhu lebih rendah dari 60 ° C, dibutuhkan waktu lama untuk film menjadi gelap, dan ketika suhu 200 ° C, pantulan ini akan selesai dalam beberapa mikrodetik.
Printer termal secara selektif memanaskan posisi kertas termal yang ditentukan, sehingga menghasilkan pola yang sesuai. Pemanasan disediakan oleh pemanas listrik kecil pada print head yang bersentuhan dengan bahan termosensitif. Pemanas diatur dalam titik-titik persegi atau garis-garis oleh printer untuk kontrol logika. Saat didorong, pola yang sesuai dengan elemen pemanas dihasilkan pada kertas termal. Sirkuit logika yang sama yang mengontrol elemen pemanas juga mengontrol pengumpanan kertas, sehingga grafik dapat dicetak pada seluruh label atau kertas.
Printer termal paling umum menggunakan print head tetap dengan dot matrix yang dipanaskan. Print head dilengkapi dengan 320 titik persegi, setiap titik adalah 0,25mm × 0,25mm. Dengan dot matrix ini, printer dapat mencetak titik pada posisi apa pun pada kertas termal. Teknologi ini telah digunakan pada printer kertas dan printer label.
