Тепловизионные камеры сильно отличаются от обычных. Если последние используют для создания изображений видимый свет, то тепловизоры фиксируют инфракрасное излучение для определения температуры поверхности объекта.
ИК-излучение было открыто ещё в 1800 году астрономом Уильямом Гершелем, который в то время пытался изобрести фильтр, с помощью которого можно было бы наблюдать за Солнцем в телескоп. В эксперименте Гершель использовал красный фильтр, который, казалось, выделял много тепла. Чтобы измерить, сколько именно, учёный пропустил солнечный свет через призму. Он заметил, что термометр зарегистрировал повышение температуры и пришёл к выводу, что за насыщенным красным существует другая форма света, выходящая за рамки того, что можно увидеть невооружённым глазом.
Гершель назвал своё открытие «термометрическим спектром», но иногда использовал и более замысловатые термины вроде «невидимых лучей» и «тёмного жара». Только в начале 1900-х годов этот тип излучения стали называть «инфракрасным». Однако уже в 1840 году первые термографические изображения были напечатаны на бумаге. Гершель назвал это устройство термографом.
Следующим был болометр, изобретённый американским астрономом и физиком Сэмюэлем Лэнгли. Этот прибор позволял измерять инфракрасное излучение с точностью до 1/100000 градуса и делать это на больших расстояниях. Это открытие проложило путь к современной тепловизионной съёмке.
Первая инфракрасная камера была создана в 1929 году и использовалась британской армией в период после Первой Мировой войны. Военные быстро взяли на вооружение тепловизионные камеры, и вскоре технология стала жизненно важной частью стратегии обороны по обе стороны Атлантики.
Приборы того времени давали разведчикам возможность ночного видения, но только в 1947 году была изобретена камера, способная снимать неподвижные изображения. Процесс был чрезвычайно сложным и на создание всего одного изображения уходил час.
Как только скорость съёмки улучшилась, тепловизоры начали использовать в проведении спасательных операций. Пожарные, например, применяли их, чтобы видеть сквозь дым, пытаясь найти людей, оказавшихся в ловушке в горящих зданиях. Полиция использовала их для наблюдения или отслеживания беглецов в условиях низкой освещённости, а службы быстрого реагирования — для поиска пропавших без вести в отдалённых районах.
К концу XX века тепловизионные приборы стали значительно дешевле, что сделало их доступными для потребителей. Популярные среди охотников, они также нашли применение при проведении строительных экспертиз, медицинской диагностики и т. д.