Głównym aktywnym składnikiem termogenicznych spalaczy tłuszczu jest kofeina. Kofeina stymuluje termogenezę (produkcję ciepła).
Składniki odżywcze, które trafiają do organizmu, są rozkładane i natychmiast wykorzystywane lub magazynowane. Produkcja energii z rozkładu nigdy nie jest całkowita, część energii zawsze „ucieka”, a to podnosi naszą temperaturę wewnętrzną — ta produkcja ciepła nazywana jest termogenezą. Jest to bardzo korzystny proces w redukcji tkanki tłuszczowej, ponieważ pozwala wykorzystać tylko część energii zawartej w pożywieniu, które trafia do organizmu.
Proces ten jest stymulowany przez termogeniczne spalacze tłuszczu, które sprawiają, że organizm magazynuje mniej energii z pożywienia, a więcej przeznacza na podniesienie temperatury wewnętrznej. To ciepło z kolei musi zostać odprowadzone poprzez pocenie się, dlatego termogeniczne spalacze tłuszczu powodują również większe pocenie.
Takie termogeniczne spalacze tłuszczu mogą mieć działanie pobudzające, jak kofeina (ekstrakt z zielonej herbaty i ziaren kawy) oraz efedryna. Stymulanty działają na receptory adrenergiczne, podnosząc ciśnienie krwi (jako środek pobudzający), aby utrzymać cię w stanie czuwania i pobudzenia — mogą poprawiać wydolność podczas ćwiczeń. Nie są jednak zalecane dla osób z ciężką otyłością lub chorobami układu sercowo-naczyniowego.