Termisk isolasjon henviser til rekkevidden av materialer og teknikker som brukes for å begrense varmeenergiflyt, og dermed opprettholde temperaturforskjeller mellom tilstøtende rom. Dets grunnleggende rolle er å øke energieffektiviteten, sikre prosessstabilitet, forbedre sikkerhet og gi komfort over et utall industrier. Vitenskapen bak omfatter motvirkning av de tre måtene varme overføres på: ledning (gjennom faste materialer eller stillestående væsker), konveksjon (gjennom bevegelige væsker eller gasser) og stråling (gjennom elektromagnetiske bølger). Isolasjonsmaterialer oppnår dette ved hjelp av strukturer som inneholder stillestående luft eller andre gasser i en porøs, fibermatrise eller cellestruktur, ettersom stillestående luft er en dårlig leder (k-verdi ~0,026 W/m·K). Ytelsen måles med termisk ledningsevne (k-verdi), hvor vanlige bygningsisolasjoner som EPS, XPS og mineralull har verdier mellom 0,030 og 0,040 W/m·K. Den totale motstanden mot varmeflyt beskrives med R-verdien, som er tykkelsen dividert med k-verdien. Viktige vurderinger ved valg av termisk isolasjon går utover R-verdien og inkluderer faktorer som brannegenskaper (brennbarhet, røykgiftighet), fuktmotstand (som kan sterkt redusere ytelsen hvis det absorberes), dimensjonal stabilitet, mekanisk styrke og holdbarhet gjennom produktets levetid. I bygninger er det en kritisk del av klimaskallet, og fungerer sammen med luft- og dampsperrer for å skape et behagelig, varigt og energieffektivt innemiljø. I industrielle sammenhenger sparer det energi i rør og beholdere, beskytter personell mot forbrenninger og opprettholder prosesstemperaturer. Den kontinuerlige utviklingen av termisk isolasjon fokuserer på høyere ytelse gjennom nanoteknologi (f.eks. aerogeler), bedre bærekraftighet via biobaserte og resirkulerte materialer, samt forbedret multifunksjonalitet, som integrering av fasendeforandrende materialer for termisk masse.