Quan el paper tèrmic es col·loca en un entorn superior als 70 graus, el recobriment tèrmic comença a canviar de color. El motiu de la seva decoloració també parteix de la seva composició.
Hi ha dos components tèrmics principals en el recobriment de paper tèrmic: un és el colorant leuco o el colorant leuco; l'altre és el desenvolupador de colors. Aquest tipus de paper tèrmic també s'anomena paper de registre tèrmic de tipus químic de dos components.
Com a colorants de leuco s'utilitzen habitualment: lactona violeta cristal·lina (CVL) del sistema de tritilftàlid, sistema de fluoran, blau de benzoilmetilè incolor (BLMB) o sistema espiropirano.
Els dispersants més utilitzats són: alcohol polivinílic L-3266, alcohol polivinílic GL-05, alcohol polivinílic KL-03 (produït per Japan Synthetic Chemical).
Els additius de la capa superior i la capa inferior que s'utilitzen habitualment són: gohsefimer Z-200, alcohol polivinílic T-350, alcohol polivinílic N-300.
Com a agents desenvolupadors del color s'utilitzen habitualment: àcid parahidroxibenzoic i els seus èsters (PHBB, PHB), àcid salicílic, àcid 2,4-dihidroxibenzoic o sulfones aromàtiques i altres substàncies.
Quan el paper tèrmic s'escalfa, el colorant leuco i el revelador reaccionen químicament per produir color, de manera que quan el paper tèrmic s'utilitza per rebre senyals en una màquina de fax o imprimir directament amb una impressora tèrmica, es mostren els gràfics i el text. Com que hi ha moltes varietats de colorants leuco, el color de l'escriptura que es mostra és diferent, inclòs el blau, el morat, el negre, etc.