Zasada działania systemu Nightvision opiera się na wykorzystaniu kamery termowizyjnej do rejestracji przestrzeni przed pojazdem i wyświetlaniu sylwetek pieszych lub zwierząt na wyświetlaczu w zestawie wskaźników lub bezpośrednio na szybie (HUD).

System może być aktywny lub pasywny. Aktywny wykorzystuje źródło światła podczerwonego umieszczone z przodu (zderzak lub grill) do oświetlenia drogi przed pojazdem i rejestracji światła odbitego. W systemie pasywnym rejestrowane jest promieniowanie cieplne emitowane przez osoby lub zwierzęta.

Każdy z nich ma zalety i wady.
System aktywny:
Zalety: wyższa rozdzielczość obrazu, lepszy obraz obiektów nieożywionych, działa lepiej w cieplejszych warunkach, mniejszy czujnik może być montowany na lusterku wstecznym.
Wady: nie działa we mgle lub deszczu, niższy kontrast dla zwierząt, krótszy zasięg 150-200 metrów

System pasywny:
Zalety: większy zasięg około 300 metrów, wyższy kontrast dla obiektów żywych
Wady: mniejsza rozdzielczość obrazu, działa słabo w cieplejszych warunkach pogodowych, większy sensor

Rozwój techniki mikroprocesorowej pozwolił rozszerzyć zastosowanie tego systemu nie tylko do wyświetlania obrazu lecz również do ostrzegania kierowcy czy osoby lub zwierzęta znajdujące się przed samochodem i na poboczu mogą stanowić zagrożenie. W takim przypadku sylwetki na wyświetlaczu oznaczane są kolorem żółtym (potencjale zagrożenie) lub czerwonym (niebezpieczeństwo zderzenia z pieszym), a kierowca usłyszy sygnał ostrzegawczy.