Obstaja več vrst toplotnoizolacijskih materialov, ki se uporabljajo v različnih poslovnih in stanovanjskih aplikacijah. Nekateri od teh toplotnoizolacijskih materialov vključujejo azbest, izolacijo iz steklenih vlaken in mineralno volno. Manj običajni materiali vključujejo večplastno izolacijo (MLI), ki se uporablja na vesoljskih plovilih in satelitih, barve na osnovi keramike in kemične filme, ki so pogosto oviti okoli cevi in položeni na ravne površine.
Medtem ko je tipična uporaba izolacije preprečevanje vstopa hladnega zraka v območje, je veliko toplotnoizolacijskih materialov zasnovanih tako, da toploto zadržijo stran od predmeta. Materiale je mogoče uporabiti tudi znotraj komponente, da ne poškodujete drugih komponent znotraj sklopa. Toplota je skupni sovražnik mnogih naprav in kot taka zahteva posebne toplotnoizolacijske materiale, da se prepreči širok spekter poškodb od manjših okvar do popolnega toplotnega taljenja in uničenja.
Eden od prvih široko uporabljenih izolacijskih materialov, ki so bili ugotovljeni za zaščito pred vročino, je bil azbest. Vlakni podoben material, azbest, je bil uporabljen v zgradbah, ladjah in različnih vrstah strojev za zaščito pred toplotnimi poškodbami. Delci prahu iz azbesta so bili povezani z zdravstvenimi težavami, vključno z rakom, material pa se začenja uporabljati v zelo omejenih aplikacijah.
Izolacija iz steklenih vlaken je vsestranski material, ki je našel številne uporabe, vključno z uporabo kot toplotnoizolacijski material. Količina toplotne zaščite se pogosto pripisuje debelini materiala iz steklenih vlaken. Zrak, ujet znotraj številnih pramenov in vlaken izolacije, preprečuje prenos toplote z enega delca na drugega in tako ustvari uspešno toplotno pregrado. Za ekstremne toplotne razmere se mineralna volna v obliki žlindre in kamene volne običajno uporablja na območjih, ki lahko pridejo v neposreden stik z ljudmi. Žlindrana volna je stranski produkt plavžne žlindre železove rude, kamena volna pa je stranski produkt naravne kamnine in kamna.
Nekaj manj običajnih in bolj eksotičnih toplotnoizolacijskih materialov je mogoče najti v vesolju ali pod pokrovom družinskega avtomobila. Keramične barve in premazi se pogosto nanašajo na vesoljska vozila in avtomobilske izpušne dele za zaščito pred toplotnimi poškodbami. S tem, ko pokrije komponento s to tekočo prevleko, ima utrjena prevleka sposobnost, da zadrži kakršno koli toploto znotraj komponente in zaščiti zunanjo toploto pred vstopom v komponento. Drugi toplotnoizolacijski materiali, znani kot MLI, so sestavljeni iz več plasti materialov, povezanih skupaj, in sestavljajo zlato obarvan material, ki ga pogosto vidimo na vesoljskih plovilih.