Trong một nhiệt kế quang học, hệ thống quang học và điện tử được tách biệt về mặt không gian. Một sợi quang truyền bức xạ hồng ngoại từ đầu đo đến bộ phận điện tử. Sự tách biệt về mặt không gian là điểm khác biệt giữa nhiệt kế quang học và nhiệt kế nhỏ gọn.
Đầu đo có thể sử dụng mà không cần làm mát trong điều kiện nhiệt độ môi trường cao, trường điện từ hoặc không gian chật hẹp. Một tia laser dẫn hướng được sử dụng làm thiết bị ngắm.














