Aus Sicht der Physik ist Wärme elektromagnetische Strahlung - ebenso wie Licht. Der Unterschied liegt darin, dass wir Licht sehen können, Wärme aber nicht. Allerdings können wir Wärme spüren. 

Ein angekipptes Fenster können Sie sehen. Was Sie nicht sehen können, ist die Wärme, die durch das Fenster nach draußen strömt. Eine Wärmebildkamera kann das, wie man dem nebenstehenden Bild erkennen kann.

Die Sensoren der Wärmebildkamera sind in der Lage, Wärmestrahlung, die im Infrarotspektrum liegt (siehe Abbildung unten), zu erfassen und in farbige Bilder umzusetzen. Die Farbskala entspricht dabei einer Temperaturskala. Auf der Wärmebildaufnahme im Bild links ist diese Skala eingeblendet. In diesem Beispiel beträgt die tiefste von der Wärmebildkamera gemessene Temperatur -6,1 Grad Celsius, die höchste 13,1 Grad. Der Temperaturunterschied beträgt also fast 20 Grad!

Wärmebildkameras werden vor allem eingesetzt, um bei Gebäuden Dämmungsmängel und Wärmelecks aufzuspüren. Aber wie am obigen Beispiel der dauerhaft gekippten Fenster zu sehen war, können auch Verhaltensaspekte der Energieeffizienz dadurch visualisiert werden.

Eine typische Thermokamera nimmt Bilder z.B. mit einer Pixelgröße von 160x120 auf. Jedes Pixel entspricht dabei einem Messpunkt, an dem die Temperatur gemessen wird. Ein einziges Bild unserer Wärmebildkamera enthält also 19.200 Messwerte! Die Messpunkte werden über eine Farbzuordnungstabelle der Temperaturen in ein für uns sichtbares Bild übersetzt. Gleichzeitig wird bei vielen Kameras ein Digitalfoto des Objekts von der Kamera aufgenommen, damit wir die Situation auf dem Wärmebild besser lokalisieren können.

Wenn man Infrarotbilder und Digitalaufnahmen übereinander legt, ist der Erkenntniswert besonders hoch. Denn dann kann man die Perspektive der Wärmebildkamera mit der des Gebäudes, so wie wir es sehen, schnell in Einklang bringen. Teurere Wärmebildkameras ermöglichen dies durch eine eingebaute Funktion. Andernfalls muss man die Bildmontage über ein Bildbearbeitungsprogramm selbst vornehmen.

Um aussagekräftige Wärmebildaufnahmen von Gebäuden zu machen, sollten zwischen Innen- und Außentemperatur mindestens ein Unterschied von 10 Grad Celsius liegen. Auch kann direkte Sonneneinstrahlung, starker Wind oder Regen die Aufnahmen beeinträchtigen. 

Alle Aufnahmen, die wir mit der Wärmebildkamera machen, können wir über ein zur Kamera gehörendes Auswertungsprogramm auf den Computer überspielen. Hier können wir uns nicht nur die Fotos genauer anschauen, sondern auch weitergehende Analysen machen und Berichte erstellen. Auf den Wärmebildern können wir beliebig viele Punkte markieren, für die uns im Bericht die genaue gemessene Temperatur genannt wird. Eine typische Wärmebildkamera nimmt Temperaturunterschiede von einem Zehntel Grad Celsius wahr! Mit der Berichtssoftware können wir auch unter verschiedenen Farbpaletten auswählen und unsere Aufnahmen damit in unterschiedlichen Farbumsetzungen anzeigen. Je nachdem, was wir untersuchen oder darstellen wollen, sind bestimmte Farbpaletten besonders aussagekräftig. Wenn Wärmebilder von Menschen aufgenommen werden, ist z.B. eine in der Medizin verwendete Farbpalette besonders geeignet. Die folgenden beiden Wärmebilder einer Schreibtischlampe zeigen zwei verschiedene Farbpaletten. Man sieht auch fünf verschiedene Messpunkte, die auf dem Foto gleich mit dokumentiert werden.