我國古代的熱學知識大部分是生活和生產經驗的總結。至今所知的古籍中對熱的研究記載較少，還有待於進壹步發掘。
火的利用和控制，是人類第壹次支配了自然力，使人類文明大大前進了壹步，同時，它也是古人對熱現象認識的開端。我國山西省芮城西侯度舊石器的遺址，說明大約180萬年前人類已經開始使用火。
約在公元前2000年，我國已有氣溫反常的記載，在西周初期，人們開始掌握降溫術和高溫術。據《周禮》記載，當時已設專人司貯冰事，冬季鑿冰加以貯藏，到春、夏季用以冷藏食物和保存屍體。說明當時已利用天然冰來降溫。我國冶煉業的發展較早，高溫技術也很早被人們掌握。江蘇省曾出土春秋晚期的壹塊鐵，經科學分析，它是壹塊生鐵，生鐵的冶煉溫度比熟鐵高，需達攝氏千度以上。生鐵的出土，說明在那時的高溫技術已達到壹定水平。
溫度計還沒有發明以前，古人在冶煉金屬的實踐中，創造了通過觀察火候和火色來判別溫度高低的方法。據《考工記》記載，在鑄銅與錫時，隨溫度的升高，火焰的顏色先後變為暗紅色、橙色、黃色、白色、青色，然後才可以澆鑄。這種方法同樣也應用於制陶工業。從現代科學分析，不同物質有不同的汽化點，因此從火焰的顏色可以判斷所汽化的物質，從而判斷溫度的高低。對同壹種物質，隨著溫度的升高，其顏色也先後有所變化。“火候”（包括火色）成了我國古代熱工藝中壹個內容豐富的特有概念。
除制陶和冶煉金屬之外，我國古代還在農業中采用了控溫技術。據《漢書·召信巨傳》記載，西漢末年，我國已冬季栽培蔬菜，其方法是“覆以屋廡，晝夜蘊火，待溫氣乃生”。北魏時期，還利用熏煙的方法防止霜凍。
對冷熱問題，東漢王充還曾從理論上加以探討，在他的著作《論衡·寒溫篇》中寫道：“夫近水則寒，近火則溫，遠之漸微，何則？氣之所加，遠近有差也。”他把“氣”作為物體之間進行“溫”“寒”傳遞的物質承擔者，還指出距離變遠，“氣”的作用漸小。這裏已涉及熱傳遞的理論問題，但它只是思辨性的，是我國“元氣說”的壹種應用。
對熱是什麽這壹問題，我國古代也已註意到，南北朝成書的《關尹子》中認為：“外物”的來去是使瓦石壹類物體發生寒熱溫涼之變的原因。而另壹種說法見於據傳可能為北齊劉晝著的《劉子·崇學篇》，則從“五行”觀念出發，猜想物體寒、熱、溫、涼的變化是壹種“內物”在起作用。這種所謂的“外物”或“內物”都是把熱設想為壹種實體物質，它類似於18世紀“燃素”和“熱素”的觀念。
熱脹冷縮是重要的熱現象之壹，在我國古代對它已有所研究和利用。漢代《淮南萬畢術》記述了這樣壹個現象：把盛水銅甕加熱，直到水沸騰時密閉其口，急沈入井中，銅甕發出雷鳴般響聲。這現象可能是發熱物體在急速冷卻時發生了內破裂，破裂聲由井內傳出，這是壹個典型的熱脹冷縮現象。元代陶宗儀曾親自做熱脹冷縮實驗，他把帶孔的物體加熱以後，使另壹個物體進入孔洞，從而這兩個物體如“轆轤旋轉，無分毫縫罅”，他明確指出，這是前壹物體“煮之胖脹”的緣故。據《華陽國誌》記載，李冰父子修建都江堰時，發現用火燒巨石，然後澆水其上，就容易鑿開山石。這種利用巖石熱脹冷縮不均從而易於崩裂的施工經驗，在我國歷代水利工程中不斷為人們采用。
我國古代，在生產和生活實踐中，創制了利用熱的各種器具。如宋代曾發明壹種“省油燈”，在“燈盞壹端做小竅，註清冷水於其中”，據說這種燈能“省油幾半”。現在分析，文中所說加入冷水，目的是降低溫度，避免油被燈火加熱後急速蒸發，其中包含了對油的汽化和溫度的關系的認識；據《淮南子》記載：“取雞子，去其法，然（燃）艾火納空卵中，疾風因舉之飛。”這是關於“熱氣球”的最早設想，也是空氣受熱上升的具體應用。五代時期，據說還利用這壹原理制成信號燈，所謂“孔明燈”也是應用了這壹道理。關於走馬燈我國古代有較多記載，有的古籍把它稱為“馬騎燈”、“影燈”。宋代《武林舊事》在記述各種元宵彩燈時寫道：“若沙戲影燈、馬騎人物、旋轉如飛……”這表明當時已利用了冷熱空氣的對流制造出各種各樣的走馬燈。
在我國古代，很早就出現了對熱動力的認識和利用。唐代出現了煙火玩物，“煙火起輪，走絨流星”。宋代制成了用火藥噴射推進的火箭、火球、火蒺藜。明代制成了“火龍出水”的火箭，這些都是利用燃燒時向後噴射產生反作用力使火箭前進的道理，屬熱動力的應用。它是近代火箭的始祖，被世界所公認。