Šilumos inžinierius yra specialistas, kuris naudoja termodinamikos žinias kurdamas ir statydamas sistemas, perduodančias šilumą ar energiją. Šiems inžinieriams dažnai reikia stiprių žinių apie skysčių dinamiką, nes skysčiai ir dujos dažniausiai yra terpė, per kurią perduodama šiluma. Šilumos inžinerijos srityje yra keletas kitų specializuotų sričių. Šilumos inžinieriai gali dirbti su labai mažomis sistemomis, tokiomis kaip elektronika, arba su labai didelėmis sistemomis, tokiomis kaip pastatuose ar transporto priemonėse. Be to, gali būti, kad šis inžinierius suprojektuos arba sukurs sistemas, kurios perduoda šilumą į kitas energijos formas arba iš jos.
Viena iš bendrų šilumos inžinieriaus pareigų yra šildymo ir vėsinimo sistemų projektavimas. Šios sistemos gali būti mažos, pvz., esančios kompiuteriuose ar elektronikoje, arba didelės, pavyzdžiui, esančios pastatuose ar orlaiviuose. Skysčiai arba dujos dažnai naudojami šilumai perkelti sistemoje, kad ji išliktų optimalioje temperatūroje.
Šilumos inžinieriui būtinas geras termodinamikos supratimas, šilumos judėjimo sistemoje tyrimas. Skirtingi skysčiai, skysčiai ir kietos medžiagos perduoda šilumą skirtingais būdais. Projektuodami ar statydami šilumos perdavimo sistemas inžinieriai atsižvelgia į įvairias naudojamas medžiagas. Eksperimentai ir modeliavimas dažnai suteikia šiems inžinieriams daug informacijos apie tai, kaip šiluma judės baigtoje sistemoje.
Šilumos inžinieriaus pareigos gali apimti faktinį šių sistemų projektavimą ir konstravimą arba gali būti labiau teorinio pobūdžio. Termodinamikoje dažnai naudojami kompiuteriniai modeliai ir modeliavimas, siekiant numatyti, kaip sistema reaguos į temperatūros pokyčius, nesvarbu, ar pokyčius sukuria išoriniai šaltiniai, ar vidiniai procesai. Inžinierius gali būti įdarbintas, kad galėtų atlikti analizę ir patarti kuriant sudėtingas sistemas.
Šilumos inžinierius taip pat gali dirbti su šilumos perdavimu į kitų rūšių energiją arba iš jos. Šiluma, judėjimas, elektrinis aktyvumas ir cheminiai pokyčiai gali būti paverčiami vienas kitu, o tai gali būti pageidautina arba poveikis, kurį turi neutralizuoti inžinierius. Inžinierius gali sukurti būdus, kaip pašalinti šilumą nuo mechaninių mašinos dalių, kad šiluma, atsirandanti dėl mašinos judėjimo, jos nepažeistų. Elektros energija taip pat gali būti gaminama pakilus sistemos temperatūrai, kurią, atsižvelgiant į sistemos pobūdį, gali tekti panaudoti arba sumažinti.