Der er tre hovedmekanismer for varmeoverførsel:
* ledning: Overførsel af varme gennem direkte kontakt mellem molekyler. Sådan opvarmes en metalske, når den placeres i varm suppe.
* konvektion: Overførsel af varme gennem bevægelse af væsker (væsker eller gasser). Sådan varmer en radiator et rum.
* Stråling: Overførsel af varme gennem elektromagnetiske bølger. Sådan varmer solen jorden.
Mens alle tre mekanismer involverer bevægelse af termisk energi fra varm til kulde, omfatter udtrykket "varmeoverførsel" dem alle.