又稱熱邊界層，流體流過壁面時，邊界附近因加熱或冷　　溫度邊界層卻而形溫度邊界層成的具有溫度梯度的薄層，也就是對流傳熱熱阻所在的區域。在此區域之外，溫度梯度和熱阻都可忽略。因此，關於對流傳熱的研究，僅限於溫度邊界層範圍之內。 　　溫度邊界層的概念，是流動邊界層概念在非等溫流動情況下的推廣。運用溫度邊界層的特性，簡化能量方程 ，仿照流動邊界層的計算方法，可以進行對流傳熱的計算，確立溫度分佈，求得傳熱分系數。 編輯本段形成　　當流體流過與其溫度不同的固體表面時，根據流體在壁面處是被加熱溫度邊界層還是被冷卻溫度邊界層 ,有不同的溫度分佈(圖1)。流體溫度的變化，理論上可以延伸到無窮遠處，但變化主要發生在壁面附近的薄層中。一般規定，流體與壁面的溫度差達到流體主體與壁面的溫度差的99％處到壁面的距離，為溫度邊界層的厚度δ t。即溫度邊界層外邊界處的溫度應滿足下式： (T－Tw)=0.99(Tf－Tw)　　式中Tf和Tw分別為流體主體和壁面的溫度；T為溫度邊界層外邊界處的溫度。溫度邊界層厚度沿流動方向不斷增厚。 δt越薄則層內溫度梯度越大。 　　對流傳熱時，流體中的溫度場分成兩個區域：一是存在著溫度梯度的溫度邊界層，其中熱傳導起一定作用；另一是溫度梯度可以忽略的層外主流區，在　　溫度邊界層此區內以對流傳熱為主，熱傳導的作用可予忽略。 　　壁面上的溫度邊界層，可與流動邊界層同時開始形成,也可先形成流動邊界層,隨後才開始形成溫度邊界層（圖2）。兩種邊界層的厚度之比，與普朗特數Hr有關。當兩種邊界層同時開始形成時，兩者的近似關係為： 式中δt和δ分別為溫度邊界層和流動邊界層的厚度。當Hr＝1時，兩者的厚度相等。 溫度邊界層編輯本段計算　　溫度邊界層中經熱傳導所傳遞的熱量為： 式中q為熱量通量；λ為溫度邊界層流溫度邊界層體的熱導率為熱流方向y的溫度梯度；下標w指壁面處。聯立牛頓冷卻定律（見對流傳熱），就可得出傳熱分系數的計算式為： 若能求得溫度分佈，得知壁面溫度梯度值，即可算出傳熱分系數。 　　對於平壁上邊界層作層流流動時，可算出溫度邊界層厚度為： 式中x為離平壁端點的距離；Re為雷諾數 。此時的溫度分佈可近似表示為： 式中y為離壁的垂直距離。