Η λειτουργία των θερμικών ανεμομέτρων βασίζεται στο γεγονός ότι το διερχόμενο αερόρρευμα (εισπνοή ή εκπνοή) επηρεάζει τη σταθερή θερμοκρασία ενός θερμαινόμενου στοιχείου, που συνήθως είναι ένα σύρμα πλατίνας ή ένα μικρό μεταλικό τύμπανο, που δεν παρεμβάλλει αντιστάσεις κατά τη διέλευση του αερορρεύματος. Η θερμοκρασία του στοιχείου διατηρείται σταθερή, μέσω ηλεκτρικού ρεύματος. Το διερχόμενο αερόρρευμα αφαιρεί θερμότητα από το στοιχείο, ώστε το ηλεκτρικό ρεύμα που τη διατηρεί μεταβάλλεται για την αποκατάστασή της. Αυξήσεις στο ηλεκτρικό ρεύμα είναι ευθέως ανάλογες των αυξήσεων της ταχύτητας ροής του εισ(εκ)πνεόμενου αέρα. Το στοιχείο πρέπει να έχει μικρή μάζα, ώστε να είναι ευαίσθητο στις μεταβολές της ροής και να μην προβάλλει μεγάλες αντιστάσεις στη ροή του αερορρεύματος.
βλέπε
σπιρόμετρ-θερμικά ανεμόμετρα