La sensibilità termica definisce la più piccola differenza di temperatura che una termocamera può rilevare, il che influisce direttamente sulla chiarezza e nitidezza dell'immagine che una telecamera a infrarossi può produrre. Le termocamere hanno una sensibilità nominale in unità di millikelvin (mK). Più basso è il valore, più sensibile sarà il rilevatore a infrarossi. La sensibilità termica, nota anche come differenza di temperatura equivalente al rumore (NETD), descrive la più piccola differenza di temperatura osservata quando si utilizza una termocamera. Infatti, minore è il valore NETD, migliore è la capacità del sensore termico di rilevare piccole differenze di temperatura. Gli integratori e gli sviluppatori dovrebbero cercare produttori in grado di fornire prestazioni NETD allo standard industriale di 30°C, la tabella sottostante può essere utilizzata per valutare la sensibilità del rilevatore termico
Alcune telecamere a basso costo di alcuni produttori lo fanno specificando il NETD a una temperatura ambiente di 50°C (NETD: XXmK, @50°C) invece dello standard industriale di 30°C (NETD: XXmK, @30°C), in modo da poter nascondere i loro problemi di bassa sensibilità. Se gli obiettivi che è necessario misurare hanno spesso grandi differenze di temperatura, allora i prodotti entry-level con una minore sensibilità termica saranno sufficienti. Tuttavia, per applicazioni più sottili, come il rilevamento di problemi di umidità, sarà necessaria una termocamera con una sensibilità più elevata.