通过传感和成像从一个物体或场景释放的红外线热量形成一幅温度分布的影像的过程。所有的物体都发出辐射，其分布直接依赖于温度的波长的函数。释放的波谱的波峰的范围从对于一个热物体2μm(>1 000 oK)至对一个接近0℃的物体15μm。
热辐射的存在是在1800年被Sir WillianHerschel发现的。热辐射的第一个探测器，在约1830年被发明。随着1870年至1920年出现的量子探测器的发展，热探测过程从一个依赖于由热辐射产生的热的电信号的感应转变为直接转换热辐射到电信号。光导和光电装置具有一个非常快的响应时间和非常高的敏感性。
早期的光导体由硫化铅制成，所具有的敏感性范围为1.3～3.0μm，并主要用于军事。接着开发了锑化铟，其范围增加到3～5μm。最后，汞-碲-镉探测器被开发，其敏感性范围达到8～15μm。这些最新的探测器需要冷却来消除由与测量的同样温度的背景辐射的噪声。
热成像使用一个由一个阵列光导元件组成的面积探测器。红外线辐射被聚焦到探测器阵列上，通过使用酸二辛酯锗或相似材料制成的透镜可通过红外线波。探测器阵列然后使用与那些用于标准数字视频摄像机来获得数字化影像的相似技术来扫描。热成像的医学应用增加是因为身体中心和表面温度有所不同，还因为局部化的疾病作用在表面的温度变化显著。温度的范围非常窄，从周围约22℃的温度到中心37℃的温度。皮肤的辐射率很高(约O.98)，传导可以忽略不计。使用现代的热成像设备可能测量到0.1℃的皮肤温度。对于这个系统，视频探测器是一个敏感性超过3～5μm波长的单像素PbSe，是热电制冷的，重约2kg，工作范围为19～36℃。摄像头的敏感性超过约25℃的一个成像视野。对于15～40cm的物体间隔可以达到0.4～1.0mm的空间分辨力。面积探测器是一个244×193像素的阵列并且能以8s的速率扫描每幅图像。典型的系统利用标准的PC计算机硬件技术和数字显示能力。