Toplotna izguba je neto izguba toplote s prenosom iz toplejših v hladnejša območja. Okolje običajno deluje proti termodinamičnemu ravnotežju, kjer ne pride do prenosa toplote, ker je vse v enakem stanju. Na poti pride do izgube toplote. To je lahko pomembno za vse, od razumevanja delovanja hlajenja do izolacije doma, da ohrani svojo notranjo temperaturo čim bolj stabilno.
Prenos toplote je možen na več načinov. Ena je preko prevodnosti, kjer vroč predmet pride v stik s hladnejšim. Vzbujeni atomi v vročem predmetu trčijo v tiste v hladnem, prenašajo energijo in ustvarjajo neto izgubo toplote. Konvekcija s plini in tekočinami omogoča kroženje tople energije in vodi do toplotnih izgub. Pri toplotnem sevanju nabiti delci izhajajo iz predmeta in se prenašajo na najbližji predmet, kot pes, ki leži pred toplim štedilnikom.
V nečem, kot je oblikovanje doma, je izguba toplote razlog za zaskrbljenost. Velika površina doma ustvarja veliko prostora za prevajanje zunanjega zraka, medtem ko bo konvekcija v notranjosti doma spodbudila dvig toplega zraka in nato prek prevodnosti ušel skozi streho. Nekateri koraki, ki jih oblikovalci lahko sprejmejo za reševanje teh pomislekov, vključujejo močno izolacijo doma, da se ustvari pregrada, pa tudi odboj toplote od zunaj, da se prepreči prevajanje skozi stene in v notranjost v vročem podnebju.
Enačbe lahko modelirajo toplotni tok in izgubo za namene načrtovanja ali raziskav. Različni materiali imajo svoje lastnosti, ki lahko določajo stopnjo izgube in prenosa toplote. Raziskovalci bodo v nekaterih okoljih morda lahko spremenili različne stopnje prevodnosti v svojo korist. To je mogoče opaziti z mehanskimi krmilniki na nekaterih termostatih, kjer dva kovinska trakova krožita vklop in izklop toplote, ko se razširita in skrčita kot odziv na temperaturne spremembe.
Izguba toplote je lahko zaskrbljujoča tudi v medicini, kjer se lahko v slabem vremenu temperature jedra zelo hitro znižajo in jih je težko ponovno dvigniti. Bolniki v hipotermičnem stanju bodo morda potrebovali odeje, steklenice s toplo vodo in drugo podporno oskrbo, da se počasi spet segrejejo. Kot ve vsak, ki je prišel v stik s človekom samo iz mrzle vode, lahko pride do izmenjave toplote tudi med ljudmi. Oseba, ki je sedela na obali, se bo po stiku s plavalcem počutila hladneje, ker doživlja prenos toplote.