Η αρχή λειτουργίας ενός θερμικού εκτυπωτή είναι ότι ένα στοιχείο θέρμανσης ημιαγωγών εγκαθίσταται στην κεφαλή εκτύπωσης. Αφού η κεφαλή εκτύπωσης θερμαίνεται και έρχεται σε επαφή με το θερμικό χαρτί εκτύπωσης, το απαιτούμενο μοτίβο μπορεί να εκτυπωθεί. Η αρχή είναι παρόμοια με αυτή μιας μηχανής θερμικής φαξ. Η εικόνα παράγεται με θέρμανση, προκαλώντας χημική αντίδραση στην μεμβράνη. Αυτή η χημική αντίδραση θερμικού εκτυπωτή διεξάγεται σε μια ορισμένη θερμοκρασία. Η υψηλή θερμοκρασία θα επιταχύνει αυτή τη χημική αντίδραση. Όταν η θερμοκρασία είναι χαμηλότερη από 60 βαθμούς, χρειάζεται πολύς χρόνος, ακόμη και αρκετά χρόνια, για να γίνει σκοτεινό το χαρτί. Και όταν η θερμοκρασία είναι 200 βαθμούς, αυτή η αντίδραση θα ολοκληρωθεί σε μερικά μικροδευτερόλεπτα.
