วิศวกรความร้อนเป็นผู้เชี่ยวชาญที่ใช้ความรู้ด้านอุณหพลศาสตร์ในการออกแบบและสร้างระบบที่ถ่ายโอนความร้อนหรือพลังงาน วิศวกรเหล่านี้ต้องการความรู้อย่างมากเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของของไหลเนื่องจากของเหลวและก๊าซมักเป็นสื่อกลางในการถ่ายเทความร้อน ภายในสาขาวิศวกรรมความร้อนมีสาขาเฉพาะอื่น ๆ วิศวกรความร้อนอาจทำงานกับระบบที่มีขนาดเล็กมากเช่นที่อยู่ในระบบอิเล็กทรอนิกส์หรือระบบที่มีขนาดใหญ่มากเช่นที่อยู่ในอาคารหรือยานพาหนะ นอกจากนี้วิศวกรความร้อนอาจคาดว่าจะออกแบบหรือสร้างระบบที่ถ่ายโอนความร้อนเข้าหรือออกจากพลังงานรูปแบบอื่น ๆ
ความรับผิดชอบร่วมกันอย่างหนึ่งของวิศวกรความร้อนคือการออกแบบระบบเพื่อให้ความร้อนและความเย็น ระบบเหล่านี้อาจมีขนาดเล็กเช่นที่พบในคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือระบบขนาดใหญ่เช่นที่พบในอาคารหรือเครื่องบิน ของเหลวหรือก๊าซมักจะถูกใช้เพื่อย้ายความร้อนรอบ ๆ ระบบเพื่อให้ยังคงอยู่ในอุณหภูมิที่เหมาะสม
ความเข้าใจที่ดีของอุณหพลศาสตร์การศึกษาว่าความร้อนเคลื่อนผ่านระบบอย่างไรเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับวิศวกรความร้อน ของเหลวของเหลวและวัสดุแข็งต่างกันจะถ่ายเทความร้อนในรูปแบบที่ต่างกัน เมื่อออกแบบหรือสร้างระบบถ่ายเทความร้อนวิศวกรคำนึงถึงวัสดุต่าง ๆ ที่ใช้ การทดลองและการจำลองมักจะให้ข้อมูลแก่วิศวกรเหล่านี้อย่างมากเกี่ยวกับวิธีที่ความร้อนเคลื่อนผ่านระบบสำเร็จรูป
หน้าที่ของวิศวกรความร้อนอาจเกี่ยวข้องกับการออกแบบและการสร้างระบบเหล่านี้จริง ๆ หรืออาจเป็นไปตามทฤษฎีมากกว่าเดิม แบบจำลองคอมพิวเตอร์และแบบจำลองมักใช้ในอุณหพลศาสตร์เพื่อทำนายว่าระบบจะตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิไม่ว่าการเปลี่ยนแปลงจะถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งข้อมูลภายนอกหรือจากกระบวนการภายใน วิศวกรความร้อนอาจได้รับการว่าจ้างเพื่อให้การวิเคราะห์และคำแนะนำในการพัฒนาระบบที่ซับซ้อน
นอกจากนี้ยังเป็นไปได้สำหรับวิศวกรความร้อนในการทำงานกับการถ่ายโอนความร้อนไปยังหรือจากพลังงานประเภทอื่น ๆ ความร้อน, การเคลื่อนไหว, กิจกรรมทางไฟฟ้าและการเปลี่ยนแปลงทางเคมีสามารถเปลี่ยนเป็นอีกแบบหนึ่งซึ่งอาจเป็นที่ต้องการหรือผลกระทบที่ต้องมีการต่อต้านโดยวิศวกรความร้อน วิศวกรอาจออกแบบวิธีในการเคลื่อนย้ายความร้อนออกไปจากชิ้นส่วนเครื่องจักรกลของเครื่องเพื่อให้ความร้อนที่เกิดจากการเคลื่อนที่ของเครื่องไม่ทำให้เกิดความเสียหาย พลังงานไฟฟ้ายังสามารถสร้างขึ้นจากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของระบบซึ่งขึ้นอยู่กับลักษณะของระบบอาจจำเป็นต้องมีการควบคุมหรือตอบโต้
