Dobra toplotna izolacija se nanaša na materiale in sisteme, ki učinkovito preprečujejo prehajanje toplote, kar je značilno za nizko toplotno prevodnost (k-vrednost ali lambda-vrednost) in visoko toplotno upornost (R-vrednost). Osnovni princip je zmanjševanje toplotnega prenosa s prevodom, konvekcijo in sevanjem, s čimer se zmanjša poraba energije za ogrevanje in hlajenje, izboljša udobje prebivalcev ter preprečijo težave, kot je kondenzacija. Material, ki zagotavlja dobro izolacijo, ima običajno k-vrednost znatno pod 0,1 W/m·K; primeri vključujejo ekspandirani polistiren (EPS, ~0,033 W/m·K), mineralno volno (~0,035 W/m·K) in poliuretansko peno (~0,025 W/m·K). Učinkovitost pa ni določena izključno s prevodnostjo. Med druge pomembne dejavnike spadajo dolgoročna stabilnost, dimenzijska celovitost pri temperaturnih spremembah in vlažnosti, požarna odpornost, tlačna trdnost in vpliv na okolje. Na primer, dober izolacijski material se s časom ne bi smel usedati ali razgraditi, saj bi to povzročilo režnje in izničilo njegovo učinkovitost. V gradbeni znanosti je dobra izolacija del neprekinjenega in nestisnjenega sloja v ovoju stavbe, ki je skrbno nameščen tako, da se izognemo toplotnim mostovom na spojih, okoli oken in pri prebojih nosilnih konstrukcij. Pojem sega še naprej od tradicionalne masivne izolacije do refleksivnih sistemov in naprednih aerogelov za specializirane aplikacije. Kakovost izolacije se oceni tudi glede na njeno trajnostno bilanco, vključno s povezano energijo, potencialom za globalno segrevanje (GWP) in reciklabilnostjo na koncu življenjske dobe. Doseganje dobre toplotne izolacije je pristop na ravni sistema, ki vključuje izbiro pravilnega materiala za določeno uporabo, podnebje in tip stavbe, zagotavljanje pravilne namestitve ter integracijo z drugimi gradbenimi elementi, da se ustvari visoko zmogljiva, trdna in energetsko učinkovita konstrukcija, ki uresničuje tako gospodarske kot okoljske cilje.