فلومترهای حرارتی از خواص حرارتی سیال برای اندازه گیری دبی سیالی که در لوله یا مجرای جریان دارد استفاده می کنند. در یک فلومتر حرارتی معمولی، مقدار حرارت اندازه گیری شده به هیتر سنسور اعمال می شود. با افزایش سرعت سیال، گرمای بیشتری ایجاد می شود. مقدار گرمای سیال با استفاده از اندازه گیری دما در سنسور حس می شود. فرستنده از اندازه گیری حرارت ورودی و دما برای تعیین جریان سیال استفاده می کند. بیشتر دبی سنج های حرارتی برای اندازه گیری جریان گاز استفاده می شود. مقدار حرارت ایجاد شده از سنسور به طراحی سنسور و خواص حرارتی سیال بستگی دارد. خواص حرارتی سیال می تواند با فشار و دما متفاوت باشد. با این حال این تغییرات معمولاً در بیشتر کاربردها کوچک هستند. در کاربردهایی که خواص حرارتی سیال در طول عملیات واقعی مشخص و نسبتاً ثابت است، میتوان از فلومترهای حرارتی برای اندازهگیری جریان جرمی سیال استفاده کرد. زیرا اندازه گیری جریان حرارتی به فشار یا دمای سیال وابسته نیست.

در بسیاری از کاربردها، خواص حرارتی سیال می تواند به ترکیب سیال وابسته باشد. در این کاربردها، ترکیب متفاوت سیال در طول عملیات واقعی می تواند بر اندازه گیری جریان حرارتی تأثیر بگذارد. بنابراین، برای تامین کننده جریان سنج حرارتی مهم است که ترکیب سیال را بداند. تا بتوان از فاکتور کالیبراسیون مناسب برای تعیین دقیق دبی استفاده کرد. با توجه به این محدودیت، دبی سنج های حرارتی معمولا برای اندازه گیری جریان گازهای خالص استفاده می شود. تامین کنندگان میتوانند اطلاعات کالیبراسیون مناسب را برای سایر مخلوطهای گازی ارائه دهند. با این حال دقت فلومتر حرارتی بستگی به این دارد که مخلوط گاز واقعی با مخلوط گازی که برای اهداف کالیبراسیون استفاده میشود یکسان باشد. به عبارت دیگر، دقت یک فلومتر حرارتی کالیبره شده برای یک مخلوط گاز معین، در صورتی که گاز جریان واقعی ترکیب متفاوتی داشته باشد، کاهش می یابد.