Vật lý nhiệt là môn khoa học nghiên cứu kết hợp về nhiệt động lực học, cơ học thống kê và lý thuyết động học của chất khí. Chủ đề bao này thường được thiết kế cho sinh viên vật lý và các ngành liên quan để cung cấp giới thiệu chung cho mỗi ba môn học liên quan đến nhiệt cốt lõi. Tuy nhiên, các tác giả khác định nghĩa vật lý nhiệt lỏng lẻo là tổng của chỉ nhiệt động lực học và cơ học thống kê.[1]
Một chủ đề trung tâm trong vật lý nhiệt là phân phối xác suất chính tắc. Bản chất điện từ của photon và phonon được nghiên cứu cho thấy các dao động của trường điện từ và mạng tinh thể có nhiều điểm chung. Sóng tạo thành cơ sở cho cả hai hạt này, với điều kiện là kết hợp lý thuyết lượng tử.