Gradien suhu adalah varians bertahap suhu dengan jarak. Kemiringan gradien konsisten dalam suatu material. Gradien terbentuk kapan saja dua bahan pada suhu yang berbeda berada dalam kontak fisik satu sama lain. Satuan ukuran gradien suhu adalah derajat per satuan jarak, seperti °F per inci atau °C per meter.
Banyak gradien suhu ada secara alami, sementara yang lain dibuat. Gradien suhu terbesar di Bumi adalah Bumi itu sendiri. Suhu inti bumi diperkirakan sekitar 9,000°F (5,000°C); itu adalah 6,650 ° F (3,700 ° C) di batas antara inti dan mantel, sedangkan suhu kerak sekitar 200 ° F (93 ° C). Setiap lapisan memiliki gradien suhu dengan kemiringan yang berbeda-beda, tergantung dari konduktivitas panas lapisan tersebut.
Tidak ada gradien suhu antara Bumi dan matahari karena tidak ada atmosfer di antara keduanya. Kapasitas panas adalah kemampuan suatu bahan untuk menahan panas. Vakum memiliki kapasitas panas nol.
Konveksi menghancurkan gradien termal. Dalam memanaskan panci saus, cairan yang paling dekat dengan kompor menjadi yang paling panas. Ketika diaduk, cairan panas bercampur dengan cairan yang lebih dingin, panas menjadi merata, dan gradien suhu dibatalkan.
Jika dibiarkan tidak diaduk, perpindahan panas konveksi akan menyebabkan cairan hangat naik dan cairan dingin turun, dan akan terjadi beberapa sirkulasi, meskipun tidak seefektif pengadukan aktif. Seiring waktu, gaya konduksi yang memindahkan panas dari bawah akan membentuk keseimbangan dengan gaya konveksi yang menyebabkan air bersirkulasi. Jika sumber panasnya rendah, sirkulasi akan lambat, gradien suhu yang curam mungkin ada, dan sausnya bisa gosong di bagian bawah. Jika panasnya tinggi, saus akan mendidih, perpindahan panas secara konveksi akan tinggi, dan gradien suhu akan mendekati nol.
Isolasi digunakan untuk memperlambat perpindahan panas dengan meletakkan material dengan konduktivitas panas rendah di sebelah sumber panas. Insulasi membantu menjaga gradien termal antara objek yang diisolasi dan kondisi sekitar. Kopi akan tetap lebih hangat di cangkir busa daripada di cangkir aluminium karena busa kurang mudah menghantarkan panas. Demikian juga, peminum kopi dapat membakar beberapa jari saat mengambil cangkir aluminium karena gradien termal mendekati nol dan suhu bagian luar cangkir hampir sama dengan bagian dalam cangkir.
Agar stabil, gradien termal harus memiliki sumber panas yang konstan dan heat sink yang tersedia. Mempertahankan gradien konstan jarang penting, kecuali saat melakukan reaksi kimia. Banyak proses industri memerlukan kontrol panas yang cermat. Sel hidup juga harus mempertahankan kontrol panas yang cermat untuk kinerja yang optimal. Sementara para ilmuwan memahami bagaimana tubuh manusia secara keseluruhan mempertahankan gradien suhu antara intinya dan dunia luar, pilihan yang tersedia untuk sel individu kurang jelas.