Delovno načelo toplotnega tiskalnika je, da je na tiskalni glavi nameščen polprevodniški ogrevalni element. Ko se glava tiska segreva in stika s toplotnim tiskarskim papirjem, lahko natisnem potreben vzorec. Načelo je podobno kot pri toplotnem faksu. Slika nastane s segrevanjem, kar povzroči kemično reakcijo v filmu. Ta toplotna tiskalna kemijska reakcija se izvaja pri določeni temperaturi. Visoka temperatura bo pospešila to kemijsko reakcijo. Ko je temperatura nižja od 60 stopinj, traja dolgo, celo nekaj let, da papir postane temen; In ko je temperatura 200 stopinj, bo ta reakcija končana v nekaj mikrosekundah.
