Toplotni inženir je specialist, ki uporablja znanje termodinamike za načrtovanje in gradnjo sistemov, ki prenašajo toploto ali energijo. Ti inženirji pogosto potrebujejo dobro poznavanje dinamike tekočin, ker so tekočine in plini običajno medij, skozi katerega se prenaša toplota. Znotraj področja toplotne tehnike obstajajo še številna druga specializirana področja. Toplotni inženirji lahko delajo z zelo majhnimi sistemi, kot so tisti v elektroniki, ali zelo velikimi sistemi, kot so tisti v zgradbah ali vozilih. Poleg tega se lahko pričakuje, da bo ta inženir načrtoval ali zgradil sisteme, ki prenašajo toploto v ali iz drugih oblik energije.
Ena od skupnih nalog toplotnega inženirja je načrtovanje sistemov za ogrevanje in hlajenje. Ti sistemi so lahko majhni, na primer tisti v računalnikih ali elektroniki, ali veliki, kot so tisti v zgradbah ali letalih. Tekočine ali plini se pogosto uporabljajo za premikanje toplote po sistemu, tako da ostane pri optimalni temperaturi.
Dobro razumevanje termodinamike, študija, kako se toplota premika skozi sistem, je bistvenega pomena za toplotnega inženirja. Različne tekočine, tekočine in trdni materiali prenašajo toploto na različne načine. Pri načrtovanju ali gradnji sistemov za prenos toplote inženirji upoštevajo različne uporabljene materiale. Eksperimenti in simulacije pogosto dajejo tem inženirjem veliko informacij o tem, kako se bo toplota premikala skozi končni sistem.
Naloge toplotnega inženirja lahko vključujejo dejansko načrtovanje in konstrukcijo teh sistemov ali pa so bolj teoretične narave. Računalniški modeli in simulacije se pogosto uporabljajo v termodinamiki za napovedovanje, kako se bo sistem odzval na spremembe temperature, ali spremembe ustvarjajo zunanji viri ali notranji procesi. Za analizo in svetovanje pri razvoju kompleksnih sistemov se lahko zaposli inženir.
Možno je tudi, da toplotni inženir dela s prenosom toplote na ali iz drugih vrst energije. Toplota, gibanje, električna aktivnost in kemične spremembe se lahko preoblikujejo eno v drugo, kar je lahko zaželeno ali učinek, ki mu mora inženir preprečiti. Inženir lahko načrtuje načine za odvajanje toplote od mehanskih delov stroja, tako da toplota, ki nastane pri gibanju stroja, ne poškoduje. Električna energija se lahko proizvede tudi s povišanjem temperature sistema, ki ga bo, odvisno od narave sistema, morda treba izkoristiti ali preprečiti.