熱力學溫度以宇宙溫度的下限——絕對零度(約一273℃)為起點的溫度，叫做熱力學溫度。國際單位制中所采用的溫度是熱力學溫度，它的單位名稱是開爾文，簡稱開，符號是“K”。
冰水混合物的熱力學溫度是273K。熱力學溫度(T)和攝氏溫度 (t)的換算關系是：T=273+t。研究表明，無論人類如何改進低溫技術，0K的溫度都達不到。在微觀粒子和天體研究方面都采用熱力學溫度。
從分子運動論觀點看，溫度是物體分子運動平均動能的標志。溫度是大量分子熱運動的集體表現，含有統計意義。對于個別分子來說，溫度是沒有意義的。根據某個可觀察現象（如水銀柱的膨脹），按照幾種任意標度之一所測得的冷熱程度。