Tepelná izolace je široký pojem zahrnující jakýkoli materiál nebo systém používaný k omezení rychlosti přenosu tepla mezi dvěma prostředími, fungující na zásadách brzdění vedení tepla, proudění a sálání. Její aplikace jsou rozsáhlé, sahají od stavebnictví přes průmyslové procesy, letecký a kosmický průmysl až po spotřební zboží. Účinnost tepelné izolace je primárně kvantifikována její tepelnou vodivostí (hodnota k nebo lambda-hodnota), přičemž nižší hodnoty indikují lepší izolační schopnost. Běžné materiály zahrnují vláknité látky jako skleněnou vatu a kamennou vatu, které zachycují vzduch; buněčné materiály jako polystyrenové a polyuretanové pěny obsahující buňky naplněné plynem; a reflexní izolace, jako jsou fóliové bariéry, které se primárně vyrovnávají se sálavým teplem. Volba izolace závisí značně na provozním teplotním rozsahu. Pro nízkoteplotní aplikace (např. chlazení, chladicí skladování) jsou klíčové materiály s nízkou propustností pro vodní páru, aby se zabránilo kondenzaci a tvorbě námrazy. Pro vysokoteplotní aplikace (např. průmyslové pece, výfukové systémy) jsou nezbytné materiály jako keramické vlákenné pokrývky nebo desky z křemičitanu vápenatého, které snesou extrémní teploty bez degradace. Mimo tepelný výkon patří mezi důležité vlastnosti také odolnost proti požáru, často hodnocená podle systémů jako Euroclass nebo ASTM E84, akustický výkon, tlaková pevnost a dopad na životní prostředí z hlediska obsažené energie a recyklovatelnosti. Ve stavební fyzice je správná instalace rozhodující; i nejlepší izolace může selhat, není-li instalována nepřetržitě a bez stlačení, mezer nebo průniků, které vytvářejí tepelné mosty. Tepelná izolace tedy není pouze výrobek, ale integrovaný systém, který je klíčový pro úsporu energie, efektivitu procesů, bezpečnost a komfort, a jehož výběr a realizace vyžadují pečlivé zvážení konkrétních fyzikálních a environmentálních podmínek dané aplikace.