溫度改變時，物體由於外在約束以及內部各部分之間的相互約束，使其不能完全自由脹縮而產生的應力。又稱變溫應力。

求解熱應力，既要確定溫度場，又要確定位移、應變和應力場。與時間無關的溫度場稱定常溫度場,它引起定常熱應力;隨時間變化的溫度場叫非定常溫度場，它引起非定常熱應力。熱應力的求解步驟：①由熱傳導方程和邊界條件（求非定常溫度場還須初始條件）求出溫度分佈；②再由熱彈性力學方程求出位移和應力。

主要特點

1. 熱應力隨約束程度的增大而增大。由於材料的線膨脹係數、彈性模量與泊桑比隨溫度變化而變化，熱應力不僅與溫度變化量有關，而且受初始溫度的影響。

2. 熱應力與零外載相平衡，是由熱變形受約束引起的自平衡應力，在溫度高處發生壓縮，溫度低處發生拉伸形變。

3. 熱應力具有自限性，屈服流動或高溫蠕變可使熱應力降低。對於塑性材料，熱應力不會導致構件斷裂，但交變熱應力有可能導致構件發生疲勞失效或塑性變形累積。