Når termopapir udsættes for temperaturer over 70 grader, begynder dets termiske belægning at ændre farve. For at forstå, hvorfor dette sker, skal man se på dets kemiske sammensætning.
Den termiske belægning består primært af to komponenter: et farveløst farvestof (også kendt som et leukofarvestof) og en farvefremkalder. Denne type papir omtales som to-komponent kemisk termisk registreringspapir.
Almindeligvis anvendte farveløse farvestoffer omfatter stoffer som Crystal Violet Lacton (CVL) fra triphenylmethanphthalidsystemet, fluoran-baserede farvestoffer, Benzoyl Leuco Methylene Blue (BLMB) og spiropyran-baserede forbindelser.
Almindeligt anvendte dispergeringsmidler omfatter polyvinylalkohol (PVA) kvaliteter L-3266, GL-05 og KL-03 (fremstillet af Nippon Synthetic Chemical Industry).
Almindeligt anvendte additiver til top- og basisbelægninger omfatter Gohsefimer Z-200 og PVA kvaliteter T-350 og N-300.
Almindelig anvendte farvefremkaldere omfatter stoffer såsom p-hydroxybenzoesyre og dens estere (PHBB, PHB), salicylsyre, 2,4-dihydroxybenzoesyre og aromatiske sulfoner.
Når det termiske papir opvarmes, sker der en kemisk reaktion mellem det farveløse farvestof og farvefremkalderen, hvilket giver farve; Følgelig, når papiret bruges i en faxmaskine til at modtage og udskrive signaler eller i en termoprinter, vises billeder og tekst. Fordi der findes forskellige typer farveløse farvestoffer, kan den resulterende trykte farve variere-og producere nuancer såsom blå, magenta eller sort.