热探测器也通称为能量探测器，其原理是利用辐射的热效应，通过热电变换来探测辐射。入射到红外探测器光敏面的辐射被吸收后，引起响应元的温度升高，响应元材料的某一物理量随之而发生变化。利用不同物理效应可设计出不同类型的热探测器，其中最常用的有电阻温度效应（热敏电阻）、温差电效应（热电偶，热电堆）和热释电效应。
由于各种热红外探测器都是现将辐射转化为热并产生温升，而这一过程通常很慢，热探测器的时间常数要比光子探测器大得多。热探测器性能也不象光子探测器那样有些已接近背景极限。即使在低频下，它的探测率要比室温背景极限值低度的探测。热探测器的最大优点是光谱响应范围较宽切较平坦。