V inženýrství existují pojmy objekt a pozadí. Objekty jsou běžné věci, které je třeba detekovat a prozkoumat (lidé, vozidla, zvířata atd.), pozadí je vše ostatní, co není pokryto objektem v zorném poli (les, tráva, budovy atd.).

Fungování všech termovizních systémů je založeno na vnímání teplotních rozdílů mezi dvěma věcmi, tj. objektem na pozadí, a na převodu tohoto rozdílu na viditelný obraz. Protože všechna tělesa nejsou zahřívána stejně, vzniká obraz rozložení infračerveného záření. Čím vyšší je rozdíl mezi intenzitou infračerveného záření objektu a intenzitou infračerveného záření pozadí, tím lépe rozlišitelný a kontrastnější je tepelný obraz. Současné termovizní přístroje jsou schopny detekovat teplotní rozdíly 0,015-0,07 °C.

Většina přístrojů nočního vidění založených buď na elektronkových zesilovačích obrazu, nebo na snímačích CMOS/CCD detekuje infračervené záření v rozsahu vlnových délek 0,78-1 µm, což je jen o zlomek vyšší spektrální citlivost než u lidského oka. Termokamery pracují v rozsahu vlnových délek 3-555 µm (MWIR neboli infračervené záření středních vln) a 8-14 µm (LWIR neboli infračervené záření dlouhých vln). V tomto pásmu vlnových délek jsou přízemní vrstvy atmosféry pro infračervené záření průhledné a emisivita pozorovaných objektů s teplotami -50 – +50 °C je nejvyšší.

Termokamera je elektronické pozorovací zařízení, které vytváří obraz rozdílu teplot ve sledované oblasti prostoru. Základní součástí každé termokamery je mikrobolometrické pole (termální senzor) a každý obrazový prvek tohoto pole (pixel) dokáže měřit teplotu s vysokou přesností.

Výhoda termokamer spočívá v tom, že nepotřebují žádné vnější zdroje osvětlení, jsou to pasivní systémy, které dobře fungují jak ve dne, tak v noci. Jak již bylo zmíněno, špatné povětrnostní podmínky, jako je mlha nebo déšť, nevytvářejí překážky pro termovizi, tyto podmínky by učinily běžné přístroje nočního vidění zcela nepoužitelnými.

Fungování všech termovizních zařízení lze jednoduše popsat následujícím způsobem:

• Objektiv termokamery vytváří na povrchu termálního senzoru teplotní mapu všeho, co se nachází v zorném poli (také se nazývá mapa teplotních rozdílů).
• Mikroprocesor a další elektronické prvky čtou data z tepelného senzoru, zpracovávají je a vytvářejí tvar na displeji, který představuje vizuální interpretaci dat. Tento obraz pak pozorovatel sleduje okulárem nebo přímo na obrazovce.

Termokamery mají více společného s digitálními přístroji nočního vidění než s přístroji nočního vidění se zesíleným obrazem (běžně označovanými jako analogové systémy) a umožňují větší počet uživatelských nastavení a úprav.

Například nastavení jasu a kontrastu, nastavení barev obrazu, zavedení pomocných informací do zorného pole (aktuální čas, úroveň nabití baterie, ikony aktivních režimů atd.), digitální zoom, obraz v obraze (zobrazuje zvětšený obraz pozorovaného objektu nebo jeho části v dalším malém okně) a funkce vypnutí displeje (slouží k úspoře energie a zamezení podsvícení).

Termovizní a digitální puškohledy mohou mít také mnoho funkcí, které mohou střelci pomoci, jako je například několik volitelných zaměřovačů s různými tvary a barvami, pohodlné a rychlé funkce nulování, jako je “one-shot zeroing” a “Freeze”, funkce automatické korekce vzdálenosti, několik profilů nulování pro různé pušky, indikace bočního náklonu, úhlu elevace a mnoho dalších.

Ve srovnání s analogovými puškohledy pro noční vidění je zaměřovač v digitálních a termovizních přístrojích obvykle “digitální”, tj. obraz zaměřovače je překryt obrazem scény pomocí zpracování videa. Díky tomu, že obraz pozorovaného objektu a síťky jsou umístěny ve stejné rovině (rovina zobrazení), jsou eliminovány efekty, jako je paralaxa. Zaměřovač se pohybuje elektronicky, což umožňuje odstranit mechanické korekční prvky, které se obvykle vyskytují u analogových puškohledů. Proto lze tyto mechanické korekční prvky, které vyžadují nákladný proces přesné výroby a montáže, z digitálních a tepelných zařízení zcela odstranit.

Termokamery mohou mít také vestavěné videorekordéry pro pořizování snímků a videí pozorovaných objektů a mnoho dalších pomocných funkcí, jako je bezdrátový přenos dat (fotografií, videa) (rádiový kanál, Wi-Fi) do externích zařízení, dálkové ovládání jednotky (například pomocí mobilního zařízení), integrace s laserovým dálkoměrem (s údaji z dálkoměru zobrazovanými na obrazovce jednotky) a integrace se senzory GPS (geopozice) atd.