Materi akan mentransfer energi panas dalam salah satu dari tiga cara: melalui konduksi, konveksi, dan radiasi. Ketika dua benda yang berbeda suhunya disatukan, benda-benda tersebut akan berusaha mencapai kesetimbangan termal. Artinya, panas akan dipindahkan dari konsentrasi yang lebih tinggi ke konsentrasi yang lebih rendah—dari panas ke dingin. Dengan kata lain, benda yang lebih panas akan memindahkan panas ke benda yang lebih dingin sampai kedua benda memiliki suhu yang sama. Begitu benda mencapai keseimbangan, mereka akan cenderung tetap di sana kecuali ada semacam perubahan eksternal.
Molekul-molekul dalam suatu benda dengan energi panas yang lebih tinggi bergetar lebih cepat daripada benda dengan energi panas yang rendah. Molekul yang bergerak kemudian dapat menabrak molekul lain, menyebabkan mereka bergerak saat energi ditransfer. Konduksi adalah apa yang terjadi ketika benda mentransfer energi panas dengan molekul menabrak satu sama lain. Ini bisa dilihat ketika sendok logam dicelupkan ke dalam teh panas. Molekul-molekul dari teh bergetar melawan molekul-molekul di dalam sendok, menyebabkan molekul-molekul itu bergerak lebih cepat dan dengan demikian menyebabkan sendok menjadi panas.
Cara lain untuk memindahkan energi panas adalah konveksi. Konveksi berkaitan dengan perpindahan panas melalui pergerakan fluida. Ada dua jenis konveksi: konveksi alami dan paksa. Konveksi paksa menggunakan benda-benda seperti pompa atau kipas untuk memindahkan cairan dan mentransfer panas. Contoh konveksi paksa termasuk oven konveksi dan sistem radiator panas fluida.
Konveksi alami terjadi ketika fluida memiliki dua suhu yang berbeda sehingga menyebabkan densitas yang berbeda. Contoh konveksi alami adalah air yang dipanaskan di atas kompor. Panas dari kompor memanaskan dasar air, menyebabkan molekul bergetar lebih cepat. Ketika molekul bergetar, mereka mengembang dan kehilangan kerapatan, menyebabkan air yang lebih hangat naik dan air yang lebih dingin tenggelam. Air yang lebih dingin kemudian akan memanas dan naik ke atas. Arus melingkar yang dihasilkan proses ini disebut arus konveksi dan bertanggung jawab atas banyak aspek cuaca.
Metode terakhir yang digunakan dunia untuk mentransfer energi panas adalah radiasi. Dengan radiasi, benda dapat mentransfer energi panas melalui ruang hampa. Ini adalah jenis perpindahan panas dimana matahari menghangatkan bumi. Dalam proses ini, energi panas ditransfer dalam bentuk sinar inframerah. Meskipun energi panas dapat ditransfer melalui radiasi, kita merasakan panas ketika sinar infra merah mengenai suatu objek, seperti udara, dan menyebabkan molekul bergerak lebih cepat, sehingga memanas.