Varmeisolation er et bredt begreb, der omfatter ethvert materiale eller system, der anvendes til at reducere varmeoverførslen mellem to omgivelser, og som fungerer på grundlag af princippet om at hæmme ledning, konvektion og stråling. Anvendelsesområderne er mange og varierede, og spænder fra byggeri til industrielle processer, rumfart og forbrugsgoder. Effektiviteten af varmeisolation måles primært ved dens termiske ledningsevne (k-værdi eller lambda-værdi), hvor lavere værdier angiver bedre isolerende evne. Almindelige materialer inkluderer fibermaterialer såsom glasuld og stenuld, som indesperrer luft; cellematerialer såsom polystyren og polyurethanskum, som indeholder gassfyldte celler; samt reflekterende isolation såsom foliebelagte barriérer, der primært bekæmper strålingsvarme. Valget af isolation afhænger i høj grad af det driftsmæssige temperaturområde. Til lavtemperaturanvendelser (f.eks. køling, koldlagring) er materialer med lav dampgennemtrængelighed afgørende for at forhindre kondens og dannelsen af frost. Til højtemperaturanvendelser (f.eks. industriovne, udstødningssystemer) er materialer såsom keramiske fiberfiltre eller calciumsilikatplader nødvendige, da de kan tåle ekstrem varme uden at nedbrydes. Ud over termisk ydeevne inkluderer vigtige egenskaber brandmodstand, ofte klassificeret efter systemer som Euroclass eller ASTM E84, lydisolerende egenskaber, trykstyrke samt miljøpåvirkning i forhold til indlejret energi og genanvendelighed. I bygningsfysik er korrekt installation afgørende; selv den bedste isolation kan svigte, hvis den ikke installeres sammenhængende og uden komprimering, sprækker eller gennemborelser, der skaber kuldebroer. Varmeisolation er derfor ikke blot et produkt, men et integreret system, der er afgørende for energibesparelser, proceseffektivitet, sikkerhed og komfort, og hvor valg samt implementering kræver omhyggelig vurdering af de specifikke fysiske og miljømæssige forhold for anvendelsen.