Bir ısı mühendisi, ısı ya da enerji aktaran sistemleri tasarlamak ve inşa etmek için termodinamik bilgisini kullanan bir uzmandır. Sıvılar ve gazlar genellikle ısının aktarıldığı ortam olduğundan, bu mühendisler için güçlü bir akışkan dinamiği bilgisi gerekir. Isı mühendisliği alanında, bir dizi başka özel uzmanlık alanı bulunmaktadır. Isı mühendisleri, elektronik sistemlerdeki sistemler gibi çok küçük sistemlerle veya bina veya araçlardaki sistemler gibi çok büyük sistemler ile çalışabilirler. Ek olarak, bir termal mühendisin, ısıyı diğer enerji biçimlerine ya da bu enerjiden dışarı aktaran sistemler tasarlaması veya inşa etmesi beklenebilir.
Isı mühendisinin ortak sorumluluklarından biri, ısıtma ve soğutma için sistemler tasarlamaktır. Bu sistemler, bilgisayarlarda veya elektronik cihazlarda bulunanlar gibi küçük veya binalarda veya uçaklarda bulunanlar gibi büyük olabilir. Sıvılar veya gazlar genellikle sistemin etrafındaki ısıyı taşımak için kullanılır, böylece optimum sıcaklıkta kalır.
Termodinamiğin iyi anlaşılması, ısının bir sistemde nasıl hareket ettiğini incelemek, bir ısı mühendisi için esastır. Farklı sıvılar, sıvılar ve katı maddeler ısıyı farklı şekillerde iletir. Isı transfer sistemlerini tasarlarken veya inşa ederken, mühendisler kullanılan çeşitli malzemeleri dikkate alır. Deneyler ve simülasyonlar genellikle bu mühendislere ısının bitmiş sistem içerisinde nasıl hareket edeceği hakkında çok fazla bilgi verir.
Bir termal mühendisinin görevleri, bu sistemlerin gerçek tasarımını ve yapımını içerebilir veya doğada daha teorik olabilir. Bilgisayar modelleri ve simülasyonları, bir sistemin sıcaklıktaki değişikliklere nasıl cevap vereceğini, değişikliklerin harici kaynaklar tarafından mı yoksa dahili işlemler tarafından mı oluşturulduğunu tahmin etmek için termodinamikte kullanılır. Karmaşık sistemlerin geliştirilmesinde analiz ve tavsiye sağlamak için bir termal mühendis kullanılabilir.
Ayrıca bir ısı mühendisinin ısının diğer enerji türlerine veya bu tür enerjilerden aktarılmasıyla çalışması da mümkündür. Isı, hareket, elektriksel aktivite ve kimyasal değişim, arzu edilebilecek veya bir ısı mühendisi tarafından karşılanması gereken bir etki olarak birbirine dönüştürülebilir. Bir mühendis, ısının bir makinenin mekanik parçalarından uzağa taşınması için yöntemler tasarlayabilir, böylece makinenin hareketinden üretilen ısı ona zarar vermez. Elektrik enerjisi aynı zamanda, sistemin yapısına bağlı olarak, çalıştırılması veya sınırlandırılması gerekebilecek sistem sıcaklığındaki bir artıştan da üretilebilir.
