בולומטר מורכב מחומר בולע, כגון שכבה דקה של מתכת, שמחובר למקור חום (גוף בעל טמפרטורה קבועה) דרך קישור תרמי. התוצאה היא שכל קרינה שפוגעת בחומר הבולע מעלה את הטמפרטורה מעל הטמפ' של מקור החום - ככל שההספק הנבלע גדול יותר, כך הטמפרטורה גבוהה יותר. קבוע הזמן התרמי, קובע את המהירות של הגלאי, שווה ליחס בין קיבול החום למוליכות החום בין החומר הבולע לבין מקור החום. השינוי בטמפרטורה יכול להימדד בצורה ישירה בעזרת נגד נוסף, או ישירות בעזרת הניגודיות של החומר הבולע עצמו. בולומטרים מתכתיים עובדים לרוב ללא קירור. הם מיוצרים משכבות דקות. כיום, רוב הבולומטרים משתמשים במוליכים למחצה או מוליכי על בתור חומרים בולעים במקום במתכות. מכשירים אלו יכולים לפעול בטמפרטורות מאוד נמוכות, שמאפשרות רגישות גבוהה מאוד.
בולומטרים רגישים באופן ישיר לאנרגיה שנקלטת בתור החומר הבולע. מהסיבה הזאת הם יכולים לשמש לא רק לחלקיקים מיוננים או לפוטונים, אלא גם לחלקיקים לא מיוננים, ולכל סוג של קרינה.
