Kiedy papier termiczny zostanie umieszczony w środowisku powyżej 70 stopni, powłoka termiczna zaczyna zmieniać kolor. Powodem tej zmiany koloru jest jego skład.
Składniki termiczne w powłoce papieru termicznego są głównie dwojakiego rodzaju: jeden to bezbarwny barwnik, znany również jako barwnik leuco; drugi to wywoływacz koloru. Ten typ papieru termicznego nazywany jest także dwuskładnikowym papierem termicznym do zapisu chemicznego.
Do powszechnie stosowanych barwników bezbarwnych zalicza się: lakton fioletu krystalicznego (CVL) układu trifenylometanoftalidowego, układy fluoranowe, bezbarwny błękit benzoilometylenowy (BLMB), układy spiropiranowe itp.
Powszechnie stosowane dyspergatory obejmują: alkohol poliwinylowy L-3266, alkohol poliwinylowy GL-05 i alkohol poliwinylowy KL-03 (produkowany przez Nippon Synthetic Chemicals).
Powszechnie stosowane dodatki do powłok wierzchnich i dolnych obejmują: gohsefimer Z-200, alkohol poliwinylowy T-350 i alkohol poliwinylowy N-300.
Do powszechnie stosowanych wywoływaczy barwników należą: kwas para-hydroksybenzoesowy i jego estry (PHBB, PHB), kwas salicylowy, kwas 2,4-dihydroksybenzoesowy i sulfony aromatyczne.
Po podgrzaniu papieru termicznego bezbarwny barwnik reaguje chemicznie z wywoływaczem koloru, tworząc kolor. Dlatego w przypadku używania papieru termicznego do odbierania sygnałów na faksie lub bezpośredniego drukowania na drukarce termicznej wyświetlany jest tekst i obrazy. Ponieważ stosuje się wiele rodzajów bezbarwnych barwników, kolory wyświetlanego tekstu są różne, w tym niebieski, magenta i czarny.