辐射温度计是依据物体辐射的能量来测量温度的仪表。根据辐射理论，任何物体只要不处于绝对零度(-273.15℃)，那么在其他任意温度下都存在热辐射。处于热平衡状态的黑体在半球方向的单色辐射出射度是波长和温度的函数。
在一定的波长下，黑体的单色辐射出射度是温度的单值函数，可以通过某一波长下的单色辐射出射度的测量来得出黑体的温度。这就是辐射测温学的理论基础，黑体辐射的普朗克定律。
在实际测量中，辐射温度计的单色器不可能是完全单色的。而且，探测器也要求获得一定光谱范围的辐射能量，否则由于所接收的能量很小而无法作出响应。同时，实际被测物体也不是黑体。
测温时，将辐射温度计瞄准被测物体，辐射温度计的探测器接收到被测物体所辐射的能量，经信号处理电路转换为相应的电信号或进一步通过显示器直接显示出被测物体的温度值。