V inžinierstve existujú pojmy objekt a pozadie. Objekty sú bežné veci, ktoré sa majú zistiť a preskúmať (ľudia, vozidlá, zvieratá atď.), pozadie je všetko ostatné, čo nie je pokryté objektom v zornom poli (les, tráva, budovy atď.)

Fungovanie všetkých termovíznych systémov je založené na vnímaní teplotných rozdielov medzi dvoma vecami, t. j. objektom na pozadí, a na prevode tohto rozdielu na viditeľný obraz. Pretože všetky telesá nie sú zohrievané rovnako, vzniká obraz rozloženia infračerveného žiarenia. Čím väčší je rozdiel medzi intenzitou IR žiarenia objektu a intenzitou IR žiarenia pozadia, tým je tepelný obraz rozlíšiteľnejší a kontrastnejší. Súčasné termovízne zariadenia sú schopné zistiť teplotné rozdiely 0,015-0,07 °C.

Väčšina jednotiek nočného videnia založených buď na elektrónkových zosilňovačoch obrazu, alebo na snímačoch CMOS/CCD detekuje infračervené žiarenie v rozsahu vlnových dĺžok 0,78 – 1 µm, čo je len o zlomok viac ako spektrálna citlivosť ľudského oka. Termovízne jednotky pracujú v rozsahu vlnových dĺžok 3-555 µm (MWIR alebo infračervené stredné vlny) a 8-14 µm (LWIR alebo infračervené dlhé vlny). V tomto pásme vlnových dĺžok sú prízemné vrstvy atmosféry transparentné pre IR žiarenie a emisivita pozorovaných objektov s teplotou -50 – +50 °C je najvyššia.

Termokamera je elektronické pozorovacie zariadenie, ktoré vytvára obraz teplotného rozdielu v pozorovanej oblasti priestoru. Základnou súčasťou každej termokamery je mikrobolometrické pole (tepelný snímač) a každý obrazový prvok tohto poľa (pixel) dokáže merať teplotu s vysokou presnosťou.

Výhoda termokamier spočíva v tom, že nepotrebujú žiadne externé zdroje osvetlenia, sú to pasívne systémy, ktoré dobre fungujú vo dne aj v čiernej noci. Ako už bolo spomenuté, zlé poveternostné podmienky, ako je hmla alebo dážď, nevytvárajú prekážky pre termovíziu, tieto podmienky by spôsobili, že bežné jednotky nočného videnia by boli úplne nepoužiteľné.

Činnosť všetkých termovíznych zariadení možno jednoducho opísať takto:

• Objektív termokamery vytvára teplotnú mapu všetkého, čo sa nachádza v zornom poli, na povrchu termálneho snímača (nazývanú aj mapa teplotných rozdielov).
• Mikroprocesor a ďalšie elektronické prvky čítajú údaje z tepelného snímača, spracúvajú ich a vytvárajú tvar na displeji, ktorý predstavuje vizuálnu interpretáciu údajov. Tento obraz potom pozorovateľ sleduje cez okulár alebo priamo na obrazovke.

Termokamery majú viac spoločného s digitálnymi prístrojmi nočného videnia ako prístroje nočného videnia so zosilneným obrazom (bežne označované ako analógové systémy) a umožňujú väčší počet používateľských nastavení a úprav.

Napríklad nastavenie jasu a kontrastu, nastavenie farieb obrazu, zavedenie pomocných informácií do zorného poľa (aktuálny čas, úroveň nabitia batérie, ikony aktívnych režimov atď.), digitálny zoom, obraz v obraze (zobrazuje zväčšený obraz pozorovaného objektu alebo jeho časti v dodatočnom malom okne) a funkcie vypnutia displeja (používa sa na úsporu energie a zabránenie vystaveniu podsvieteniu).

Termovízne a digitálne puškohľady môžu mať aj mnoho funkcií, ktoré môžu strelcovi pomôcť, ako napríklad viacero voliteľných sieťok s rôznymi tvarmi a farbami, pohodlné a rýchle funkcie nulovania, ako napríklad “one-shot zeroing” a “Freeze”, funkcie automatickej korekcie vzdialenosti, viacero profilov nulovania pre rôzne pušky, indikácia bočného sklonu, elevačného uhla a mnoho ďalších.

V porovnaní s analógovými puškohľadmi na nočné videnie je zameriavací systém v digitálnych a termovíznych prístrojoch zvyčajne “digitálny”, t. j. obraz zameriavacieho systému je prekrytý obrazom scény pomocou spracovania videa. Keďže obraz pozorovaného objektu a sieťky sa nachádzajú v rovnakej rovine (rovina zobrazenia), efekty ako paralaxa sú eliminované. Mierka sa pohybuje elektronicky, čo umožňuje odstrániť mechanické korekčné prvky, ktoré sa zvyčajne nachádzajú na analógových puškohľadoch. Preto sa tieto mechanické korekčné prvky, ktoré si vyžadujú nákladný proces presnej výroby a montáže, môžu z digitálnych a tepelných zariadení úplne odstrániť.

Termokamery môžu mať aj zabudované videorekordéry na zachytávanie snímok a videí pozorovaných objektov a mnoho ďalších pomocných funkcií, ako je bezdrôtový prenos údajov (fotografií, videí) (rádiový kanál, Wi-Fi) do externých zariadení, diaľkové ovládanie jednotky (napríklad pomocou mobilného zariadenia), integrácia s laserovým diaľkomerom (pričom údaje z diaľkomera sa zobrazujú na obrazovke jednotky) a integrácia so snímačmi GPS (geopozícia) atď.