Ja termopapīrs tiek pakļauts temperatūrai virs 70 grādiem, tā termiskais pārklājums sāk mainīt krāsu. Lai saprastu, kāpēc tas notiek, ir jāaplūko tā ķīmiskais sastāvs.
Termiskais pārklājums galvenokārt sastāv no divām sastāvdaļām: bezkrāsainas krāsvielas (pazīstama arī kā leiko krāsviela) un krāsu attīstītāja. Šāda veida papīrs tiek dēvēts par divu-komponentu ķīmiskās termiskās reģistrācijas papīru.
Parasti izmantotās bezkrāsainās krāsvielas ietver tādas vielas kā kristālvioletais laktons (CVL) no trifenilmetāna ftalīda sistēmas, krāsvielas uz fluorāna - bāzes, benzoilleukometilēnzils (BLMB) un savienojumi uz spiropirāna{{1} bāzes.
Parasti izmantotie izkliedējošie līdzekļi ietver polivinilspirta (PVA) kategorijas L-3266, GL-05 un KL-03 (ražo Nippon Synthetic Chemical Industry).
Parasti izmantotās piedevas virskārtas un pamatnes pārklājumiem ietver Gohsefimer Z-200 un PVA kategorijas T-350 un N-300.
Parasti izmantotie krāsu izstrādātāji ietver tādas vielas kā p-hidroksibenzoskābe un tās esteri (PHBB, PHB), salicilskābe, 2,4-dihidroksibenzoskābe un aromātiskie sulfoni.
Kad termopapīrs tiek uzkarsēts, starp bezkrāsainu krāsvielu un krāsas attīstītāju notiek ķīmiska reakcija, radot krāsu; līdz ar to, ja papīrs tiek izmantots faksa aparātā, lai saņemtu un drukātu signālus, vai termoprinterā, parādās attēli un teksts. Tā kā ir pieejamas dažāda veida bezkrāsainas krāsvielas, iegūtā drukātā krāsa var atšķirties, radot tādas nokrāsas kā zila, fuksīna vai melna.