Образец, нагреваемый в термогравиметрической печи по заданной температурной программе, обычно претерпевает одну или несколько ступеней потери массы. Вещества, выделяющиеся во время этих ступеней потери массы, затем анализируются методом инфракрасной спектроскопии для установления их химического состава. Во время анализа может проводиться отбор дискретных проб выделяемого газа или, что более распространено, выделяемый газ может пропускаться через обогреваемую проточную кювету при проведении эксперимента ТГА.
Допускается использование приборов синхронного термического анализа (СТА), предназначенных для одновременного выполнения термогравиметрического анализа и дифференциальной сканирующей калориметрии. Для обозначения совместного применения синхронного термического анализатора и инфракрасного анализатора используют аббревиатуру СТА/ИК.