העיקרון של מדפסת תרמית הוא לכסות חומר צבעוני אור- (בדרך כלל נייר) עם שכבה של סרט שקוף, ואז לחמם את הסרט לפרק זמן להפוך אותו לצבע כהה (בדרך כלל שחור, אך גם כחול). התמונה נוצרת על ידי חימום, וגורמת לתגובה כימית בסרט. תגובה כימית זו מתבצעת בטמפרטורה מסוימת. טמפרטורה גבוהה תאיץ את התגובה הכימית הזו. כאשר הטמפרטורה נמוכה מ- 60 מעלות, הסרט לוקח זמן רב, אפילו כמה שנים, כדי להחשיך; וכאשר הטמפרטורה היא 200 מעלות, השתקפות זו תושלם בכמה מיקרו -שניות. המדפסת התרמית מחממת באופן סלקטיבי את הנייר התרמי במצב מסוים, ובכך מייצרת גרפיקה תואמת. החימום מסופק על ידי תנור חשמלי קטן בראש ההדפסה שנמצא במגע עם החומר התרמי. התנורים מסודרים בנקודות או רצועות מרובעות ונשלטים באופן הגיוני על ידי המדפסת. כאשר מונעים, גרפיקה המתאימה לאלמנט החימום נוצרת על הנייר התרמי. אותו מעגל לוגיקה השולט על אלמנט החימום שולט גם על הזנת הנייר, כך שניתן להדפיס גרפיקה על כל התווית או הנייר.
המדפסת התרמית הנפוצה ביותר משתמשת בראש הדפסה קבועה עם מטריצת נקודה מחוממת. לראש ההדפסה 320 נקודות מרובעות, שכל אחת מהן היא 0.25 מ"מ × 0.25 מ"מ. באמצעות מטריצת נקודה זו, המדפסת יכולה להדפיס נקודות על כל מיקום על הנייר התרמי. טכנולוגיה זו שימשה במדפסות נייר ומדפסות תוויות
