Det finns inget överenskommet värde, bland fysiker, för en högsta möjliga temperatur. Enligt den nuvarande bästa gissningen om en fullständig teori om fysik är det Planck-temperaturen, eller 1.41679 x 1032 Kelvin. Detta översätts till cirka 2.538 x 1032 ° Fahrenheit. Eftersom de nuvarande teorierna om fysiken är ofullständiga är det dock möjligt att det kan vara hetare.
Svaret som en typisk fysiker ger på denna fråga kommer att bero på hennes implicita uppfattning om fullständigheten av den nuvarande uppsättningen av fysikaliska teorier. Temperaturen är en funktion av partiklarnas rörelse, så om ingenting kan röra sig snabbare än ljusets hastighet, kan det maximala definieras som en gas vars atomära beståndsdelar rör sig med ljusets hastighet. Problemet är att det är omöjligt att uppnå ljusets hastighet i detta universum; ljushastighet är en storhet som endast kan närma sig asymptotiskt. Ju mer energi som läggs i en partikel, desto närmare kommer den att röra sig med ljushastighet, även om den aldrig når den helt.
Åtminstone en forskare har föreslagit att definiera den högsta möjliga temperaturen som vad någon skulle få om hon tog all energi i universum och lade den på att accelerera den lättaste möjliga partikel hon kunde hitta så nära ljusets hastighet som möjligt. Om detta är sant kan upptäckter om elementarpartiklar och universums storlek/densitet vara relevanta för att upptäcka det korrekta svaret på frågan. Om universum är oändligt, kanske det inte finns någon formellt definierad gräns.
Även om oändlig temperatur kan vara möjlig, kan det vara omöjligt att observera, vilket gör det irrelevant. Enligt Einsteins relativitetsteori får ett föremål som accelereras nära ljusets hastighet en enorm massa. Det är därför ingen energimängd kan räcka till för att accelerera något föremål, inte ens en elementarpartikel, till ljusets hastighet – den blir oändligt massiv vid gränsen. Om en partikel accelereras till en viss hastighet nära ljusets, får den tillräckligt med massa för att kollapsa till ett svart hål, vilket gör det omöjligt för observatörer att göra uttalanden om dess hastighet.
Plancktemperaturen uppnås i detta universum under åtminstone två separata förhållanden, enligt vissa teorier. Den första inträffade bara en gång, 1 Planck-tid (10-43 sekunder) efter Big Bang. Vid denna tidpunkt existerade universum i ett nästan perfekt ordnat tillstånd, med nästan noll entropi. Det kan till och med ha varit en singularitet, ett fysiskt objekt som bara kan beskrivas med tre kvantiteter: massa, rörelsemängd och elektrisk laddning. Termodynamikens andra lag insisterar dock på att entropin (oordningen) i ett slutet system alltid måste öka. Detta betyder att det tidiga universum bara hade en riktning att gå – den högre entropi – och genomgick ett nästan omedelbart sammanbrott.
Den andra uppsättningen förhållanden som kan producera Planck-temperaturen är de som inträffar i de sista ögonblicken av ett svart håls liv. Svarta hål avdunstar långsamt på grund av kvanttunnelering av materia som gränsar till det svarta hålets yta. Denna effekt är så liten att ett typiskt svart hål skulle ta 1060 år att stråla bort all sin massa, men mindre svarta hål, som de med massan av ett litet berg, kan bara ta 1010 år att avdunsta. När ett svart hål förlorar massa och ytarea, börjar det utstråla energi snabbare och värms därigenom upp, och i det sista ögonblicket av dess existens strålar det bort energi så snabbt att det tillfälligt uppnår Planck-temperaturen.