Siltuma pārnese ir fizikāls process, kur notiek siltumenerģijas (siltuma) pārnese, apmaiņa, izmantošana un pārveidošana starp fizikālām sistēmām. Termodinamikā siltums tiek definēts kā enerģijas pārneses veids, kas rodas temperatūras starpības dēļ. Siltuma pārnese notiek no augstākas temperatūras ķermeņa, vielas vai apgabala uz zemākas temperatūras ķermeni, vielu vai apgabalu un turpinās līdz termodinamiskā līdzsvara sasniegšanai. Šādu spontānu siltuma plūsmu nosaka otrais termodinamikas likums. Izšķir trīs galvenos siltuma pārneses veidus, tas ir, siltumvadīšanu, konvekciju un siltumstarojumu. Siltumvadīšana notiek daļiņu vai kristālrežģa svārstību radītas enerģijas apmaiņas rezultātā vielā vai starp saskarošiem ķermeņiem. Konvekcija ir siltuma pārnese, ko nodrošina šķidrumu vai gāzu plūsmas; tā var būt dabiskā konvekcija, ko izraisa temperatūras radītas blīvuma atšķirības gravitācijas laukā, vai piespiedu konvekcija, ko rada ventilatori, sūkņi vai citas mehāniskas ierīces. Siltumstarojums ir enerģijas pārnese elektromagnētiskā starojuma veidā, kas var notikt arī vakuumā.