根据维恩位移定律，当温度变化时，物体的光谱辐射出射度最大值所对应的波长变化，使得两个不同波长、处的光谱辐射出射度比值发生变化，因此，测出两者比值即可知被测温度。

若温度为的实际物体在两个波长下的光谱辐射出射度比值和温度为的全辐射体在同样两个波长下的光谱辐射出射度比值相等，则把称为该物体的比色温度。对于黑体和灰体，。对于一般物体，（多数金属：；非金属：）。

利用两组带宽很窄的不同单色滤光片，收集两个相近波段内的辐射能量，转化成电信号后再进行比较，最终由此比值确定被测目标的温度。

比色式测温得到的比色温度通常比亮度温度和辐射温度更接近被测物体的真实温度，测量结果受被测物体光谱发射率影响小，通过合理选择两个工作波长可以减小中间介质吸收对测量结果的影响，因此尤其适用于光路上存在尘埃、烟雾等中性吸收介质的测量场所。但如果测量光路上的介质在测量波段有选择性吸收，测量结果会存在较大误差。