Термичка изолација подразумева низ материјала и техника који се користе за ограничавање преноса топлотне енергије, чиме се одржава разлика температура између суседних простора. Њена основна улога је побољшање енергетске ефикасности, осигуравање стабилности процеса, побољшање безбедности и обезбеђивање комфора у бројним индустријама. Научна основа овога подразумева супротстављање три начина преноса топлоте: провођење (кроз чврсте материјале или статичке флуиде), конвекција (кроз покретне флуиде или гасове) и зрачење (кроз електромагнетне таласе). Изолациони материјали ово постижу структурама које укључују мирни ваздух или друге гасове унутар порозне, влакнате или ћелијасте матрице, јер је мирни ваздух лош проводник (k-вредност ~0,026 W/m·K). Перформансе се мере термичком проводљивошћу (k-вредност), при чему обични изолациони материјали за зграде као што су EPS, XPS и минерална вуна имају вредности од 0,030 до 0,040 W/m·K. Укупни отпор преносу топлоте описује се R-вредношћу, која је једнака дебљини подељеној са k-вредношћу. Кључни фактори при избору термичке изолације иду даље од R-вредности и укључују карактеристике попут поведења при ватри (запаљивост, токсичност дима), отпорности на влагу (која може значајно умањити перформансе ако се апсорбује), димензионалну стабилност, механичку чврстоћу и трајност током целокупног векa трајања производа. У зградама, она је кључни део омотача, који ради у комбинацији са баријерама за ваздух и пару воде како би се створио комфоран, издржљив и енергетски ефикасан простор. У индустријским условима, она штеди енергију у цевима и резервоарима, штити особље од опекотина и одржава температуре процеса. Тренутни развој термичке изолације фокусиран је на постизање виших перформанси кроз нанотехнологију (нпр. аерогелове), побољшану одрживост коришћењем био-материјала и рециклираних материјала и напреднију мултифункционалност, као што је интеграција материјала са фазним променама ради повећања топлотне масе.