물질의 이동을 수반하지 않고 고온부에서 이것과 접하고 있는 저온부로 열이 전달되어 가는 현상. 예를 들면 금속막대의 한쪽 끝을 가열하면 가열되는 부분부터 순차적으로 뜨거워지는 경우나, 온도가 다른 물체끼리의 접촉에 의해 열의 이동이 일어나는 경우가 이에 의한다.

액체나 기체 내부에서의 열의 이동은 주로 대류(對流)에 의해 일어나지만, 고체 내부에서는 주로 이 방법에 의해서 열이 이동한다. 열전도에 의한 물체 내부에서의 열의 전달속도는 물질 내부에서의 온도기울기(단위길이당의 온도차)에 비례하지만, 물질의 종류에 따라 큰 차이가 있다.

예를 들면, 구리나 철과 같은 전기의 양도체에서는 열도 매우 빠르게 전달되지만, 황이나 플라스틱과 같은 전기적으로 절연체인 물질에서는 늦게 전달된다. 또 액체나 기체는 고체에 비해 매우 늦고 이 방법에만 의존하고 있다고 한정하면 그 일부에 가해진 열을 전체에 확산시키기는 어렵다.

이것은 열전도의 메커니즘이 각각의 물질에 따라 다르기 때문으로, 이것을 수치로 나타내는 데는 두께 1 cm의 물질층의 양면에 1 ℃의 온도차를 두었을 때, 그 층의 1 cm2의 넓이를 1초 사이에 통과하는 열량을 사용하며, 이것을 그 물질의 열전도도(熱傳導度)라고 한다.

일반적으로 그 값은 온도에 따라 다소 달라지는데, 물질의 종류에 따라 거의 정해진 값을 가지는 물질상수로 보아도 좋다. 또 금속의 열전도도와 전기전도도 사이에는 비례관계가 있으며, 동일 온도에서의 양쪽의 비는 금속의 종류에 관계없이 일정한 값을 가지고 있다는 사실이 1853년에 G.H.비데만과 R.프란츠에 의해 발견되어, 이것을 비데만-프란츠의 법칙이라고 한다.

【열전도의 메커니즘】 금속 내에서의 열전도는 금속 내부에서 자유롭게 운동할 수 있는 자유전자가 존재하는데, 그것이 고온부에서 저온부로 열을 운동에너지의 형태로 운반하기 때문에 일어난다. 이 때문에 금속의 열전도도는 높고, 열전도도와 전기전도도 사이의 상관관계가 나타나며, 온도가 높아지면 열전도도가 어느 정도 낮아지는 것은 자유전자의 운동이 결정격자의 열진동에 의해 방해를 받기 때문이라고 생각된다.

한편 같은 자유전자를 가지지 않는 유전체(절연체)에서는 열에 의해 그 일부에 발생된 원자·분자의 진동이 일종의 파동성(波動性)을 가져서 물질 내부로 퍼져나가, 그것이 표면에서 반사되어 정상파를 만들며, 정상파 전체의 에너지가 균일하게 내부에너지를 높이는 메커니즘에 의해 열을 전달한다. 이 파동의 전달은 비교적 느리게 진행하므로 유전체의 열전도도가 금속에 비해서 낮다.

또 액체의 열전도 메커니즘도 거의 유전체와 같은데, 기체의 경우는 고체·액체와는 완전히 다른 메커니즘을 가지며, 서로 다른 온도를 가지는 2개의 기체층의 경계에서 분자가 교환(확산)되면서 서로 운동에너지를 교환함으로써 열이 전달된다. 이 확산과정이 늦기 때문에 기체의 열전도도는 다른 상태보다 매우 낮은 값을 가진다.