חימום הוא תהליך של העלאת הטמפרטורה של חומר או של חלל סגור. חימום דורש מעבר אנרגיה אל הגוף המחומם.

חימום נחוץ לתהליכים פיזיקליים כגון התכה, הרתחה והמראה. חימום נחוץ בתגובה כימית אנדרגונית.

חימום עונה על שלל צרכים אנושיים:

• חימום מבנים כאשר הטמפרטורה נמוכה מדי (טמפרטורה אידיאלית היא מעט מעל 20 מעלות צלזיוס^{[דרוש מקור]}).
• בישול, צלייה, טיגון ואפייה של מזון.
• חימום מזון על מנת שיהיה טעים לאכילה.
• חימום מים לרחצה ולהכנת משקאות חמים.

לחימום משמשים אמצעים שונים:

• אנרגיה כימית: שרפת דלק (נפט, פחם, גז טבעי וכו').
• אנרגיה חשמלית הופכת לחום בתנור חשמלי, במזגן אוויר, בסדין חשמלי ועוד.
• אנרגיה סולארית, למשל בדוד שמש המשמש לחימום מים ובחממה.
• אנרגיה גרעינית: משמשת לחימום מים בתחנת כוח גרעינית.

תרמוסטט משמש לבקרת הטמפרטורה של הגוף המחומם, כלומר להבטיח שהחימום יביא את הגוף לטווח טמפרטורות רצוי.

כאשר מחממים חומר הנמצא במצב צבירה מוצק, הטמפרטורה הפנימית שלו עולה, עד שהיא מגיעה לטמפרטורת ההיתוך של חומר זה, בשלב זה המשך חימום לא יגרום לעלייה בטמפרטורה, היות שנדרשת אנרגיה לשינוי מצב הצבירה ממוצק לנוזל (אנרגיה המשמשת לשבירת קשרים בין חלקיקי החומר). בשלב בו כל החומר שינה את מצב הצבירה והפך כולו לנוזל, המשך חימום יגרום לעליית טמפרטורת החומר, וזאת עד הגעת החומר לנקודת הרתיחה. בנקודה זו מושקעת אנרגיה בהפיכת מצב הצבירה מנוזל לגז, והמשך חימום לא יגרום לעליית טמפרטורה אלא לשינוי מצב הצבירה. כאשר החומר כולו הופך לגז המשך חימום יגרום לטמפרטורת אדי החומר לעלות, כלומר להגדלת תנועת החלקיקים.