Toplota fuzije, imenovana tudi entalpija fuzije, je količina energije, ki je potrebna za pretvorbo snovi iz trdnega v tekoče. Ko trdna snov doseže temperaturo, pri kateri se tali, se njena temperatura med taljenjem ne dviguje, tudi če je izpostavljena istemu viru toplote. Medtem ko se tali, trdna snov še naprej absorbira energijo iz svojega vira toplote, kar omogoča, da pride do molekularne spremembe, potrebne za taljenje.
Ko se trdna snov segreje, se njena temperatura dvigne, dokler ne doseže svoje tališče. Ko je ta temperatura dosežena, je treba trdni snovi dovajati dodatno energijo, da jo pretvorimo v tekočino. Toplota fuzije se nanaša na energijo, ki je potrebna, ko je dosežena temperatura taljenja, ne pa na energijo, potrebno za segrevanje trdne snovi do njenega tališča.
Proces preoblikovanja trdne snovi v tekočino vključuje več kot le fazno transformacijo, ki jo lahko opazi človeško oko. Na mikroskopski ravni se molekule v trdni snovi privlačijo druga drugo, kar jim omogoča, da ostanejo v razmeroma stabilni formaciji. Za taljenje trdne snovi je treba molekule ločiti ena od druge, kar pomeni, da mora snov prejeti dodatno energijo. Energijo, pridobljeno med taljenjem, molekule shranijo kot potencialno energijo in ne kot kinetično energijo, saj stalna temperatura med taljenjem pomeni, da se gibanje molekul v tem trenutku ne poveča ali zmanjša.
Ko se snov v celoti pretvori v tekočino, se njena temperatura spet začne dvigovati. To počne, dokler se ne doseže vrelišče, takrat pa bo temperatura spet ostala konstantna, medtem ko se tekočina spremeni v plin. Za to transformacijo snov ponovno potrebuje dodatno energijo – tokrat se imenuje entalpija uparjanja. Temperatura vedno ostane konstantna med spremembami med agregatnimi stanji: trdno, tekoče in plinasto.
Toplota fuzije, potrebna za taljenje trdne snovi, je v veliki meri odvisna od trdnosti molekularne vezi, zato različne snovi zahtevajo različne količine fuzijske toplote, da se pretvorijo v tekočine. Količina energije, potrebna za taljenje svinca, je na primer manjša od količine, potrebne za taljenje ledu v tekočo vodo. To je zato, ker talilna toplota ne upošteva temperature, ki je potrebna, da snov doseže tališče, ampak se meri le kot količina toplote, ki je potrebna za preoblikovanje snovi v celoti v tekočino, ko doseže tališče.