Je schematicky znázorněn na obr. 2.13. Využívá výchylkové měřící metody. Spojná čočka (nebo duté zrcadlo) zachycuje záření z určité oblasti žhavého tělesa a soustřeďuje je na začerněný terčík s termočlánkem (nebo jiným teplotním čidlem), umístěným v ohnisku. Dopadající záření se mění na teplo a zvyšuje teplotu terčíku až se dosáhne ustálený stav, charakterizovaný určitou teplotou terčíku. Termoelektrické napětí E /mV/ článku je pak úměrné čtvrté mocnině teploty žhavého tělesa T/K/. Statická charakteristika radiačního pyrometru bude přímka v logaritmických souřadnicích. 

log E = A + B log T 
Za ideálních podmínek by směrnice B měla hodnotu 4. Spojná čočka i skleněné okénko část zářivé energie pohlcují, zejména v infračervené oblasti a pak  B > 4, 

Údaj radiačního pyrometru nezávisí na vzdálenosti od zdroje, pokud zdroj zaujímá celé zorné pole. Intenzity záření sice ubývá se čtvercem vzdálenosti, avšak plocha v zorném poli stejně narůstá. Za tímto účelem je pyrometr opatřen okulárem, pro jeho zaměření na žhavý předmět a pro kontrolu, zda předmět zaujímá celé zorné pole. Zorné pole je vymezeno clonou, kterou lze nastavit rozsah pyrometru. Označíme-li si plochy vstupních otvorů F1 a F2 je vztah mezi teplotami T1 a T2, odpovídajícími stejné výchylce měřícího přístroje, 

takže

Údaj radiačního pyrometru je objektivní (není zatížen chybou pozorování) a lze jej využít pro dálkový přenos.