Quan el paper tèrmic s'exposa a temperatures superiors als 70 graus, el seu recobriment tèrmic comença a canviar de color. Per entendre per què passa això, cal mirar la seva composició química.
El recobriment tèrmic consta principalment de dos components: un colorant incolor (també conegut com a colorant leuco) i un revelador de color. Aquest tipus de paper s'anomena paper de registre tèrmic químic de dos-components.
Els colorants incolors que s'utilitzen habitualment inclouen substàncies com ara Crystal Violet Lactone (CVL) del sistema de ftàlid de trifenilmetà, colorants basats en fluoran-, Benzoyl Leuco Methylene Blue (BLMB) i compostos basats en espiropiran-.
Els agents dispersants utilitzats habitualment inclouen l'alcohol polivinílic (PVA) graus L-3266, GL-05 i KL-03 (fabricat per Nippon Synthetic Chemical Industry).
Els additius que s'utilitzen habitualment per a recobriments superiors i base inclouen Gohsefimer Z-200 i els graus de PVA T-350 i N-300.
Els reveladors de color utilitzats habitualment inclouen substàncies com l'àcid p-hidroxibenzoic i els seus èsters (PHBB, PHB), l'àcid salicílic, l'àcid 2,4-dihidroxibenzoic i les sulfones aromàtiques.
Quan s'escalfa el paper tèrmic, es produeix una reacció química entre el colorant incolor i el revelador de color, produint color; en conseqüència, quan el paper s'utilitza en una màquina de fax per rebre i imprimir senyals o en una impressora tèrmica, apareixen imatges i text. Com que hi ha diversos tipus de tints incolors disponibles, el color imprès resultant pot variar-produint tons com el blau, el magenta o el negre.