Medžiaga perduos šiluminę energiją vienu iš trijų būdų: laidumu, konvekcija ir spinduliuote. Kai sujungiami du skirtingos temperatūros objektai, objektai stengsis pasiekti šiluminę pusiausvyrą. Tai reiškia, kad šiluma bus perkelta iš didesnės koncentracijos į mažesnę – nuo karštos į šaltą. Kitaip tariant, karštesnis objektas perduos šilumą šaltesniam objektui, kol abiejų objektų temperatūra bus vienoda. Kai objektai pasieks pusiausvyrą, jie ten pasiliks, nebent įvyktų kokių nors išorinių pokyčių.
Didesnę šiluminę energiją turinčio objekto molekulės vibruoja greičiau nei objekto, kurio šiluminė energija maža. Tada judančios molekulės gali atsitrenkti į kitas molekules, todėl jos gali judėti, kai perduodama energija. Laidumas yra tai, kas atsitinka, kai objektai perduoda šiluminę energiją molekulėmis, kurios atsitrenkia viena į kitą. Tai matyti, kai metalinis šaukštas yra panardintas į karštą arbatą. Arbatos molekulės vibruoja prieš šaukšte esančias molekules, todėl molekulės įsibėgėja ir taip šaukštas įkaista.
Kitas būdas perkelti šiluminę energiją yra konvekcija. Konvekcija yra susijusi su šilumos perdavimu judant skysčiams. Yra dviejų tipų konvekcija: natūrali ir priverstinė. Priverstinė konvekcija naudoja tokius objektus kaip siurblys ar ventiliatorius skysčiams perkelti ir šilumai perduoti. Priverstinės konvekcijos pavyzdžiai yra konvekcinės krosnys ir skysčio šilumos radiatorių sistemos.
Natūrali konvekcija įvyksta, kai skysčio temperatūra yra dvi skirtingos ir dėl to skiriasi tankis. Natūralios konvekcijos pavyzdys yra vanduo, kaitinamas ant viryklės. Krosnelės šiluma įkaitina vandens dugną, todėl molekulės greičiau vibruoja. Kai molekulės vibruoja, jos plečiasi ir praranda tankį, todėl šiltesnis vanduo kyla aukštyn, o vėsesnis – nuslūgsta. Tada vėsesnis vanduo įkais ir pakils į viršų. Apvali srovė, kurią sukuria šis procesas, vadinama konvekcine srove ir yra atsakinga už daugelį oro aspektų.
Paskutinis būdas, kuriuo pasaulis perduoda šiluminę energiją, yra spinduliuotė. Su spinduliuote objektai gali perduoti šiluminę energiją per vakuumą. Tai šilumos perdavimo tipas, kuriuo saulė šildo žemę. Šiame procese šiluminė energija perduodama infraraudonųjų spindulių pavidalu. Nors šiluminė energija gali būti perduodama per spinduliuotę, mes jaučiame šilumą, kai infraraudonieji spinduliai atsitrenkia į objektą, pavyzdžiui, orą, ir sukelia molekulių judėjimą greičiau, todėl įkaista.