Šiluminio spausdintuvo principas yra padengti šviesios spalvos medžiagą (dažniausiai popierių) permatoma plėvele ir tam tikrą laiką kaitinti plėvelę, kad taptų tamsi (paprastai juoda, taip pat mėlyna). Vaizdas sukuriamas kaitinant ir generuojant cheminę reakciją filme. Ši cheminė reakcija vykdoma tam tikroje temperatūroje. Aukšta temperatūra gali pagreitinti šią cheminę reakciją. Kai temperatūra yra žemesnė nei 60 ° C, plėvelė tamsėja ilgai, o kai temperatūra yra 200 ° C, šis atspindys bus baigtas per keletą mikrosekundžių.
Šiluminis spausdintuvas pasirinktinai šildo nustatytą terminio popieriaus vietą ir taip sukuriamas atitinkamas raštas. Šildymą teikia mažas elektrinis šildytuvas ant spausdinimo galvutės, kuri liečiasi su termiškai jautria medžiaga. Šildytuvai yra išdėstyti kvadratiniais taškais arba juostelėmis, kuriuos spausdintuvas naudoja logikos valdymui. Važiuojant ant šiluminio popieriaus susidaro kaitinimo elementą atitinkantis raštas. Ta pati loginė grandinė, valdanti kaitinimo elementą, kontroliuoja ir popieriaus tiekimą, kad grafiką būtų galima atspausdinti ant visos etiketės ar popieriaus.
Dažniausiai terminiam spausdintuvui naudojama fiksuota spausdinimo galvutė su įkaitinta taškine matrica. Spausdinimo galvutėje yra 320 kvadratinių taškų, kiekvienas taškas yra 0,25 mm × 0,25 mm. Naudodamas šią taškų matricą, spausdintuvas gali spausdinti taškus bet kurioje šiluminio popieriaus vietoje. Ši technologija buvo naudojama popieriaus spausdintuvuose ir etikečių spausdintuvuose.
