Pentru a fi un bun izolator termic, un material trebuie să fie rezistent la conducție, convecție și radiații de căldură. Un izolator bun este fabricat dintr-un material opac, nemetalic fără structură cristalină, iar proprietățile sale de izolare pot fi îmbunătățite prin crearea unor buzunare mici de aer în interiorul structurii sale.
Motivul pentru care metalele conduc căldura atât de bine este că atomii metalici au o presiune slabă asupra celor mai îndepărtați electroni. Acest lucru permite ca electronii să curgă ușor de la un atom la altul și ei poartă energie în timp ce se mișcă. Când un capăt al unui obiect metalic este încălzit, această creștere a temperaturii excită electronii și le determină să curgă, transportând căldura de-a lungul obiectului și încălzindu-i uniform. Materiale izolatoare, cum ar fi materialele plastice, rezistă fluxului de electroni, reducând fluxul de căldură prin material.
Buzunarele cu aer sunt un alt mod de a mări izolația. În condiții normale, aerul poate transmite căldura prin convecție, fluxurile de aer generate de diferențele de temperatură și presiune. Dacă buzunarele de aer din interiorul unui material sunt separate unele de altele, aceste fluxuri nu se pot întâmpla. De asemenea, căldura nu poate conduce prin aerul prins, reducând capacitatea de a curge prin material. Haina de iarnă și alte îmbrăcăminte izolată utilizează adesea această tehnică, la fel ca și materialele izolatoare din pereți și mansardele locuințelor rezidențiale.
