Gdy papier termiczny zostanie umieszczony w środowisku powyżej 70 stopni, powłoka termiczna zaczyna zmieniać kolor. Powodem jego przebarwień jest również skład.
Istnieją dwa główne składniki termiczne w powlekaniu papieru termicznego: jeden to barwnik leuko lub barwnik leuko; drugi to wywoływacz kolorów. Ten rodzaj papieru termicznego jest również nazywany dwuskładnikowym papierem do zapisu termicznego typu chemicznego.
Jako barwniki leuko powszechnie stosowane są: lakton fioletu krystalicznego (CVL) układu trityloftalidowego, układ fluoranowy, bezbarwny błękit benzoilometylenowy (BLMB) lub układ spiropyranowy.
Powszechnie stosowanymi dyspergatorami są: polialkohol winylowy L-3266, polialkohol winylowy GL-05, polialkohol winylowy KL-03 (produkowany przez Japan Synthetic Chemical).
Powszechnie stosowanymi dodatkami do warstwy wierzchniej i spodniej są: gohsefimer Z-200, polialkohol winylowy T-350, polialkohol winylowy N-300.
Powszechnie stosowane jako środki wybarwiające są: kwas para-hydroksybenzoesowy i jego estry (PHBB, PHB), kwas salicylowy, kwas 2,4-dihydroksybenzoesowy lub aromatyczne sulfony i inne substancje.
Gdy papier termiczny jest podgrzewany, barwnik leuko i wywoływacz reagują chemicznie, aby wytworzyć kolor, więc gdy papier termiczny jest używany do odbierania sygnałów na faksie lub drukowania bezpośrednio na drukarce termicznej, wyświetlana jest grafika i tekst. Ponieważ istnieje wiele odmian barwników leuko, kolor wyświetlanego pisma ręcznego jest inny, w tym niebieski, fioletowy, czarny i tak dalej.