Uno de los mejores aislantes térmicos es el vacío, en el que el calor solo se transmite por radiación, pero debido a la gran dificultad para obtener y mantener condiciones de vacío se emplea en muy pocas ocasiones. En la práctica se utiliza mayoritariamente aire con baja humedad, que impide el paso del calor por conducción, gracias a su baja conductividad térmica, y por radiación, gracias a un bajo coeficiente de absorción.
El aire si transmite calor por convección, lo que reduce su capacidad de aislamiento. Por esta razón se utilizan como aislamiento térmico materiales porosos o fibrosos, capaces de inmovilizar el aire seco y confinarlo en el interior de celdillas más o menos estancas. Aunque en la mayoría de los casos el gas encerrado es aire común, en aislantes de poro cerrado (formados por burbujas no comunicadas entre sí, como en el caso del poliuretano proyectado), el gas utilizado como agente espumante es el que queda finalmente encerrado. También es posible utilizar otras combinaciones de gases distintas, pero su empleo está muy poco extendido.
La cuantificación de las propiedades de un aislante es compleja, ya que cada material reacciona de manera diferente ante las diferentes transmisiones del calor: radiación, convención, conducción, calor latente/calor sensible... y también según la temperatura a la que se encuentre.
Para comparar materiales y realizar cálculos se utiliza habitualmente el coeficiente de conductividad térmica, que mide únicamente la conducción. Para que la comparación del coeficiente de dos materiales sea correcta, este debe ser medido a la misma temperatura en ambos.
Existen muchos tipos de aislante térmico, alguno de los cuales se ha abandonado a lo largo de la historia.
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