Princip toplinskog pisača je prekrivanje svjetla - obojenog materijala (obično papira) slojem prozirnog filma, a zatim zagrijati film u razdoblju da biste ga pretvorili u tamnu boju (obično crnu, ali i plavu). Slika se stvara zagrijavanjem, uzrokujući kemijsku reakciju u filmu. Ova kemijska reakcija provodi se na određenoj temperaturi. Visoka temperatura ubrzat će ovu kemijsku reakciju. Kad je temperatura niža od 60 stupnjeva, film traje dugo, čak i nekoliko godina, da postane mračan; A kad temperatura iznosi 200 stupnjeva, ovaj će odraz biti završen u nekoliko mikrosekundi. Toplinski pisač selektivno zagrijava toplinski papir na određenom položaju, stvarajući tako odgovarajuću grafiku. Grijanje osigurava mali električni grijač na glavi za ispis koji je u kontaktu s toplinskim materijalom. Grijači su raspoređeni u kvadratne točkice ili trake i logično ih upravlja pisač. Kada se pokreće, na toplinskom papiru stvara se grafika koja odgovara elementu grijanja. Isti logički krug koji kontrolira grijaći element također kontrolira feed papira, tako da se grafika može ispisati na cijeloj naljepnici ili papiru.
Najčešći toplinski pisač koristi fiksnu glavu za ispis s grijanom matricom točke. Glava ispisa ima 320 kvadratnih točaka, od kojih je svaka 0,25 mm × 0,25 mm. Pomoću ove točke matrice pisač može ispisati točke na bilo kojem položaju na toplinskom papiru. Ova se tehnologija koristila u papirnatim pisačima i pisačima naljepnica
