Im Gegensatz zu einem klassischen Rauchmelder, der Alarm auslöst, sobald die Lichtsignale des Senders Rauchpartikel reflektieren und so den Empfänger erreichen, schlagen Hitzemelder (Wärmemelder, Wärmewarmmelder, Thermomelder) erst dann Alarm, wenn die Raumtemperatur einen bestimmten Wert überschreitet. In der Regel ist dies eine Selbstbeteiligung von ca. 60 °C.
Manche Hitzemelder bzw. Wärmemelder sind so konfiguriert, dass sie bereits Alarm auslösen, wenn die Temperatur in einem Raum innerhalb einer bestimmten Zeit schneller als üblich ansteigt. Dieses Verfahren wird als thermische Differenzauswertung bezeichnet. Diese Form eines Rauchmelders eignet sich besonders gut in Küchen oder Werkstätten, da die Hitzemelder (Wärmemelder) für verrauchte und staubige Räume geeignet sind, die noch eine normale Temperatur haben. Wärmemelder dienen in erster Linie dem Objektschutz und sind für den Personenschutz eher ungeeignet.
Die meisten Hitzemelder arbeiten mit sogenannten Thermistoren. Dabei handelt es sich um einen variablen, elektrischen wärmeempfindlichen Widerstand mit positiver oder negativer Temperaturcharakteristik, dessen Wert sich mit der Temperatur reproduzierbar ändert. Prinzipiell können in der Kategorie der Hitzemelder sogenannte Wärmemaximalmelder sowie Wärmedifferenzialmelder unterschieden werden. Während bei einem Wärmemaximalmelder eine Temperatur festgelegt wird, bei welcher der Alarm ausgelöst werden soll, wird bei einem Wärmedifferenzialmelder ein für die Aktivierung des Alarms notwendiger Temperaturanstieg pro Zeiteinheit (z. B. °C/min) festgelegt.