Hệ thống quang học của nhiệt kế bao gồm các thấu kính được thiết kế để thu thập bức xạ hồng ngoại từ một điểm đo cụ thể và hướng nó đến bộ cảm biến của nhiệt kế.
Mỗi hệ thống quang học phải được điều chỉnh đặc biệt cho dải bước sóng của bức xạ hồng ngoại cần đo. Ngoài ra, điều kiện môi trường khắc nghiệt còn yêu cầu nhiệt kế phải có thấu kính đặc biệt bền.















