熱絕緣是熱接觸或輻射影響范圍內的物體之間熱傳遞的減少（即不同溫度物體之間的熱能傳遞）。 熱絕緣可以通過特殊設計的方法或工藝以及合適的物體形狀和材料來實現。

熱流是不同溫度物體之間接觸的必然結果。 熱絕緣提供了一個絕緣區域，在該區域中熱傳導減少，形成熱斷裂或熱障，或者熱輻射被反射而不是被較低溫度的物體吸收。

材料的絕緣能力是通過導熱系數 (k) 的倒數來衡量的。 低導熱系數相當于高絕緣能力（電阻值）。 在熱力工程中，絕緣材料的其他重要特性是產品密度 (ρ) 和比熱容 (c)。

熱導率 k 的測量單位是瓦特每米每開爾文（W·m?1·K?1 或 W/m/K）。 這是因為已經發現以功率測量的熱傳遞（大約）與

• 溫差 Δ T {\displaystyle \Delta T}
• 熱接觸表面積 A {\displaystyle A}
• 材料厚度的倒數 d {\displaystyle d}

由此可知，熱損失功率 P {\displaystyle P} 由 P = k A Δ T d {\displaystyle P={\frac {kA\,\Delta T}{d }}}

熱導率取決于材料，對于流體，它的溫度和壓力。 出于比較目的，通常使用標準條件下的電導率（1 個大氣壓下 20°C）。 對于某些材料，熱導率還可能取決于傳熱方向。

絕緣的作用是通過將物體包裹在高厚度的低導熱性材料中來實現的。 減少暴露表面積也可以降低熱傳遞，但這個數量通常由要絕緣的物體的幾何形狀決定。

多層絕緣用于輻射損失占主導地位的地方，或者當用戶在絕緣的體積和重量方面受到限制時（例如急救毯，輻射屏障）

對于絕熱圓筒，必須達到臨界半徑覆蓋層。 在達到臨界半徑之前，任何添加的絕緣都會增加熱傳遞。 對流熱阻與表面積成反比，因此與圓柱體的半徑成反比，而圓柱殼（絕緣層）的熱阻取決于內外半徑之比，而不是半徑本身。 如果通過絕緣增加了圓柱體的外半徑，則增加了固定量的導電電阻（等于 2×π×k×L(Tin-Tout)/ln(Rout/Rin)）。 但與此同時，對流阻力也降低了。 這意味著在某個臨界半徑以下添加隔熱層實際上會增加熱傳遞。 對于絕緣圓柱體，臨界半徑由下式給出

r c r i t i c a l = k h {\displaystyle {r_{critical}}={k \over h}}

該等式表明臨界半徑僅取決于傳熱系數和絕熱材料的導熱系數。 如果絕熱圓柱體的半徑小于絕熱的臨界半徑，則添加任何數量的絕熱層都會增加熱傳遞。

與液體和固體相比，氣體具有較差的導熱性能，因此如果它們可以被捕獲，則可以成為很好的絕緣材料。 為了進一步增強氣體（例如空氣）的有效性，它可能會分裂成小細胞，這些小細胞不能通過自然對流有效地傳遞熱量。 對流涉及由浮力和溫差驅動的更大體積的氣體流動，它在驅動它的密度差異很小的小電池中效果不佳，小電池的高表面積與體積比會阻礙氣體流動 通過粘性阻力在其中。

為了在人造隔熱材料中形成小氣室，可以使用玻璃和聚合物材料將空氣捕獲在泡沫狀結構中。 這一原理在工業上用于建筑和管道絕緣，例如（玻璃棉）、纖維素、巖棉、聚苯乙烯泡沫（聚苯乙烯泡沫塑料）、聚氨酯泡沫、蛭石、珍珠巖和軟木。 截留空氣也是所有高度絕緣的服裝材料（如羊毛、羽絨和抓絨）的原理。

空氣滯留特性也是恒溫動物用來保暖的絕緣原理，例如羽絨和天然羊毛等絕緣毛發。 在這兩種情況下，主要絕緣材料都是空氣，用于捕獲空氣的聚合物是天然角蛋白。