Trong quá trình in, từng màu một trong 4 mày CYMK được lần lượt chạy qua tờ giấy in. Việc chồng màu chính xác đòi hỏi bộ phận nạp giấy phải hết sức tinh vi và đó là một trong những lý do khiến máy in loại này rất đắt tiền. Một đầu in sử dụng sức nóng, chứa đựng hàng ngàn thành phần tỏa nhiệt, tiếp xúc với chất liệu in và làm bốc hơi các tinh thể rắn của màu nhuộm. Màu nhuộm đã bay hơi được hấp thu hết vào bề mặt tờ giấy in. Điều độc đáo của loại máy in này là các thành phần tỏa nhiệt trên đầu in có thể điều khiển cho nung nóng ở bất kỳ nhiệt độ nào trong 256 nấc của thang nhiệt độ. Nhiệt độ càng nóng thì càng nhiều màu nhuộm được chuyển sang giấy in. Việc điều khiển chính xác lượng màu nhuộm bốc hơi sẽ kiểm soát được độ đậm nhạt của chấm màu được hấp thu vào giấy và tạo ra được những hình ảnh có sắc độ liên tục tự nhiên.
Đầu in càng nóng thì màu nhuộm càng bốc hơi nhiều và pixel được in càng đậm.
Máy in màu nhuộm sẽ in từng pixel với phần trung tâm đậm hơn và nhạt dần ra chu vi. Bằng cách thay đổi điện thế chuyển tới đầu in cho từng chấm nhỏ, lượng màu được bốc hơi sẽ biến đổi theo và do đó độ đậm nhạt của mỗi pixel có thể điều khiển chính xác. Các màu nhuộm bốc hơi này vốn trong suốt cho nên các màu chính trong bốn màu CYMK có thể in chồng lên nhau để tạo ra các màu khác. Khi in chồng các màu lên nhau, việc biến đổi mật độ và dung lượng của bất kỳ màu nào khi kết hợp với nhau sẽ tạo được một gam màu rộng tối đa với các cấp sắc độ trung chuyển cực mịn mà máy in loại này có thể tái tạo.
Trong quá trình in, từng màu một trong 4 mày CYMK được lần lượt chạy qua tờ giấy in. Một đầu in sử dụng sức nóng, chứa đựng hàng ngàn thành phần tỏa nhiệt, tiếp xúc với chất liệu in và làm bốc hơi các tinh thể rắn của màu nhuộm. Màu nhuộm đã bay hơi được hấp thu hết vào bề mặt tờ giấy in.
Vì ta có thể thay đổi độ đậm nhạt của từng chấm màu được in cho nên các máy in màu nhuộm không sử dụng kỹ thuật hòa sắc trung gian (dithering) như loại máy in phun mực đã nói ở trên. Vì các pixel không cần phải chia nhỏ theo các ô lưới để giả lập các sắc độ trung gian (halftones), mọi
màu sắc được máy in màu nhuộm in trực tiếp theo sắc độ vốn có của đó cho nên hình ảnh có chất lượng trung thực như là ảnh in bằng phương tiện nhiếp ảnh truyền thống vậy.
Cũng sử dụng phương pháp thăng hoa màu bằng nhiệt độ để in như máy in màu nhuộm, còn có loại máy in dùng màu dưới dạng sáp – gọi là máy in sáp nhiệt (thermal wax printer). Loại máy in này hoạt động cũng tương tự máy in màu nhuộm nhưng phủ trên ru-lô giấy màu thay vì là màu nhuộm dạng bột lại là màu dưới dạng sáp. Sáp màu khi được nung nóng không bốc hơi mà chảy ra và dính chặt vào tờ giấy in. Loại máy in này nói chung cho màu sắc rất tươi thắm nhưng không chất lượng bằng bằng loại máy in màu nhuộm.