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國際單位制（SI）的7個基本量之一，熱力學溫標的標度，符號為T。根據熱力學原理得出，測量熱力學溫度，采用國際實用溫標。

熱力學溫度舊稱絕對溫度（absolute temperature）。

單位是“開爾文”，英文是“Kelvin”簡稱“開”，國際代號“K”,但不加“°”來表示溫度。開爾文是為了紀念英國物理學家Lord Kelvin而命名的。

以絕對零度（0K）為最低溫度，規定水的三相點的溫度為 273.16K，開定義為水三相點熱力學溫度的1/273.16。

攝氏度為表示攝氏溫度時代替開的一個專門名稱。而水的三相點溫度為0.01攝氏度。因此熱力學溫度T與人們慣用的攝氏溫度t的關系是：T（K）=273.15+t(℃)。

規定熱力學溫度的單位開（K)與攝氏溫度的單位攝氏度（℃)的平均值完全相同。所以△T K = △T ℃

在表示溫度差和溫度間隔時，用K和用℃的值相同。所以很多人經常會寫1K=1℃ ，這是絕對錯誤的示范！

早在1787年法國物理學家查理（J.Charles）就發現，在壓力一定時，溫度每升高1℃，一定量氣體的體積的增加值（膨脹率）是一個定值，體積膨脹率與溫度呈線性關系。起初的實驗得出該定值為氣體在0℃時的體積的1/269，后來經許多人歷經幾十年的實驗修正，其中特別是1802年法國人蓋·呂薩克（J.L.Gay-Lussac）的工作，最后確定該值1/273.15。將上述氣體體積與溫度的關系用公式來表示，形式如下：

V=V0（1+t/273.15）=V0（t+273.15）/273.15

式中V是攝氏溫度為t/℃時的氣體體積。若定義t+273.15≡T（于是0℃+273.15=T0）,上述關系就可以用形式更簡單的公式來表達：V/T=V0/T0，進一步看，V1/T1=V0/T0，V2/T2=V0/T0，自然有V1/T1=V2/T2，即在任何溫度下一定量的氣體，在壓力一定時，氣體的體積V與用T為溫標表示的溫度成反比。這叫做查理-蓋·呂薩克定律。事實上這種關系只適用于理想氣體。為此，人們起先把T稱為理想氣體溫度（溫標），又叫絕對溫度（溫標）。在熱力學形成后，發現該溫標有更深刻的物理意義，特別是克勞修斯（Claosius）和開爾文（Kelvin）論證了絕對零度不可達到，便改稱熱力學溫度（溫標），并用Kelvin第一個字母K為其單位。

物體的溫度是構成物體的大量微粒運動（熱運動）的激烈程度的宏觀體現。例如由單原子分子構成的氣體的大量分子的平均動能Ek與它的溫度T的關系經統計熱力學理論推導為：

E(—)k=3/2kT

其中k=1.391×10-23J/K，被稱為玻爾茲曼（Boltzmann）常量，等于氣體常量R與阿伏加德羅常量N0之比。

工程熱力學中提到的絕對溫度，都是絕對溫度零度以上的正絕對溫度。但是，在20世紀50年代以后，在核磁共振和激光效應的研究，發現核自旋系統和激光系統中，粒子只具有基態和激發態兩種能量形態。在正絕對溫度條件下，基態的粒子數多于激發態的粒子數。但是，在核自旋系統和激光系統中則相反，激發態的粒子數卻超過了基態的粒子數。根據玻爾茲曼的粒子分布函數表示式，如果激發態粒子（原子或分子）數大于基態的粒子數，則絕對溫度應該為負值，即能夠出現負的絕對溫度。

這是由于根據玻爾茲曼的粒子分布函數表達式，當絕對溫度高于無窮大時，才能實現激發態粒子數超過基態的粒子數，才能出現負絕對溫度。也就是說，負絕對溫度系統的能量大于無窮大絕對溫度的能量，導致負絕對溫度實際上高于正絕對溫度。

經典熱力學中的溫度沒有最高溫度的概念，只有理論最低溫度“絕對零度”。熱力學第三定律指出，“絕對零度”是無法通過有限次步驟達到的。在統計熱力學中，溫度被賦予了新的物理概念——描述體系內能隨體系混亂度（即熵）變化率的強度性質熱力學量。由此開創了“熱力學負溫度區”的全新理論領域。通常我們生存的環境和研究的體系都是擁有無限量子態的體系，在這類體系中，內能總是隨混亂度的增加而增加，因而是不存在負熱力學溫度的。而少數擁有有限量子態的體系，如激光發生晶體，當持續提高體系內能，直到體系混亂度已經不隨內能變化而變化的時候，就達到了無窮大溫度，此時再進一步提高體系內能，即達到所謂“粒子布居反轉”的狀態下，內能是隨混亂度的減少而增加的，因而此時的熱力學溫度為負值！但是這里的負溫度和正溫度之間不存在經典的代數關系，負溫度反而是比正溫度更高的一個溫度！經過量子統計力學擴充的溫標概念為：無限量子態體系：正絕對零度<正溫度<正無窮大溫度，有限量子態體系：正絕對零度<正溫度<正無窮大溫度=負無窮大溫度<負溫度<負絕對零度。正、負絕對零度分別是有限量子態體系熱力學溫度的下限和上限，均不可通過有限次步驟達到。