Šiluminio spausdintuvo principas yra uždengti šviesą - spalvotą medžiagą (paprastai popierių) su skaidrios plėvelės sluoksniu, o tada kurį laiką pašildykite plėvelę, kad ji taptų tamsia spalva (paprastai juoda, bet taip pat mėlyna). Vaizdas sukuriamas kaitinant, sukeliant cheminę reakciją plėvelėje. Ši cheminė reakcija atliekama tam tikroje temperatūroje. Aukšta temperatūra paspartins šią cheminę reakciją. Kai temperatūra yra žemesnė nei 60 laipsnių, plėvelė užtrunka ilgai, net kelerius metus, kad taptų tamsa; Ir kai temperatūra yra 200 laipsnių, šis atspindys bus baigtas keliomis mikrosekundėmis. Šiluminis spausdintuvas selektyviai kaitina šiluminį popierių tam tikroje padėtyje ir taip sukuria atitinkamą grafiką. Šildymą teikia nedidelis elektros šildytuvas ant spausdinimo galvutės, liečiantis su šilumine medžiaga. Šildytuvai išdėstomi kvadratiniais taškais ar juostelėmis ir logiškai juos kontroliuoja spausdintuvas. Važiuojant, ant šiluminio popieriaus sukuriama grafika, atitinkanti kaitinimo elementą. Ta pati loginė grandinė, kontroliuojanti šildymo elementą, taip pat kontroliuoja popieriaus tiekimą, kad grafika būtų atspausdinta visoje etiketėje ar popieriuje.
Dažniausiai pasitaikantis šiluminis spausdintuvas naudoja fiksuotą spausdinimo galvutę su šildoma taško matrica. Spausdinimo galvutė turi 320 kvadratinių taškų, kurių kiekvienas yra 0,25 mm × 0,25 mm. Naudodamas šią taško matricą, spausdintuvas gali atspausdinti taškus ant bet kurios šiluminio popieriaus padėties. Ši technologija buvo naudojama popieriniuose spausdintuvuose ir etikečių spausdintuvuose
