Il calore può trasferire tra gli oggetti in uno dei tre modi a seconda del mezzo: conduzione, convezione o radiazione. La conduzione avviene nei solidi, la convezione avviene in liquido o gas e la radiazione avviene praticamente in qualsiasi mezzo , compreso il vuoto. I tre metodi di trasferimento del calore hanno velocità e efficienza decrescenti, a seconda della sorgente e della differenza di temperatura.
La conduzione si verifica quando la materia solida entra in contatto diretto con altri materiali solidi. Il calore è una funzione dell'energia cinetica; le molecole degli oggetti più caldi si muovono più velocemente di quelle degli oggetti più freddi. Quando una molecola che si muove più velocemente si scontra con una che muove più lentamente, scambia energia cinetica e calore. La velocità con cui ciò avviene dipende dalla dimensione degli oggetti e dalla differenza di temperatura. Ad esempio, far cadere un cubetto di ghiaccio in una ciotola di zuppa calda fa sì che il cubetto di ghiaccio si sciolga rapidamente.
La convezione si verifica nei fluidi. Quando un fluido si riscalda, le sue molecole sono meno rigide e meno dense. Questo li fa salire, spostando il fluido più fresco sotto, dove viene riscaldato fino a formare una corrente di convezione che porta il calore da un luogo all'altro.
Le radiazioni si verificano ovunque, anche nel vuoto dello spazio. Ogni oggetto irradia calore ed energia, trasferendolo attraverso onde elettromagnetiche; più caldo è l'oggetto, le onde a più alta frequenza che emette. Quando l'occhio della stufa si riscalda, la sua frequenza di emissione aumenta, finché la lunghezza d'onda non raggiunge quella della luce visibile. Questo è il motivo per cui l'occhio si illumina di rosso mentre si riscalda; una videocamera a infrarossi è in grado di rilevare la radiazione anche prima che diventi visibile a occhio nudo. Mentre si riscalda, alla fine emette raggi ultravioletti, gamma e raggi X.
