Η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία, ή το απόλυτο μηδέν όπως ονομάζεται, είναι -459.67°F (-273.15°C). Ονομάζεται επίσης 0 Kelvin, μια κλίμακα με αυξήσεις ισοδύναμες με βαθμούς Κελσίου, αλλά που χρησιμοποιεί ως σημείο εκκίνησης το απόλυτο μηδέν και όχι το σημείο πήξης του νερού. Αυτό είναι το σημείο στο οποίο σταματά κάθε ατομική κίνηση.
Ο παραπάνω ορισμός μπορεί να είναι ελλιπής, ωστόσο, καθώς ένα άτομο είναι από μόνο του μια οντότητα με πολύπλοκη εσωτερική δομή. Για να επιτευχθεί η χαμηλότερη δυνατή θερμοκρασία, ή το πραγματικό απόλυτο μηδέν, όχι μόνο πρέπει να σταματήσει η ατομική κίνηση, αλλά και όλα τα εσωτερικά συστατικά του ατόμου θα πρέπει επίσης να σταματήσουν. Τα ηλεκτρόνια θα πρέπει να σταματήσουν να περιφέρονται γύρω από τους αντίστοιχους ατομικούς πυρήνες τους, τα νετρόνια και τα πρωτόνια στους πυρήνες θα πρέπει να σταματήσουν να τραβούν το ένα το άλλο με τις εσωτερικές τους δυνάμεις, τα κουάρκ και οποιαδήποτε υποδομή πρέπει να σταματήσουν κάθε δραστηριότητα. Λόγω των κβαντομηχανικών επιδράσεων, αυτό είναι αδύνατο. Επομένως, ένας πιο ακριβής ορισμός ισχύει για συλλογές ύλης από τις οποίες δεν μπορεί να εξαχθεί περαιτέρω θερμική ενέργεια, δηλαδή, μια άλλη συλλογή ατόμων που έρχεται σε επαφή με το δείγμα θα μεταφέρει πάντα ενέργεια σε αυτό, ποτέ το αντίστροφο.
Όπως η απόδοση ενός συστήματος, η ταχύτητα ενός σωματιδίου ή η μέγιστη δυνατή θερμοκρασία, το απόλυτο μηδέν είναι στην πραγματικότητα μια θεωρητική ποσότητα που μπορεί να προσεγγιστεί μόνο, αλλά πιθανότατα να μην επιτευχθεί ποτέ.
Θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν έχουν επιτευχθεί με τις τεχνικές της ψύξης με λέιζερ και της μαγνητικής ψύξης με εξάτμιση. Στην ψύξη με λέιζερ, τα ταχέως κινούμενα άτομα κινούνται με φωτόνια μέχρι να επιβραδυνθούν στο 1/10,000 του βαθμού Κέλβιν. Στη μαγνητική ψύξη με εξάτμιση, τα υπόλοιπα άτομα συγκρατούνται σε χαλαρή θέση από ένα μαγνητικό πεδίο και τα πιο ενεργητικά άτομα τελικά διαφεύγουν, αφήνοντας πίσω τα πιο αργά υπολείμματα. Χρησιμοποιώντας αυτές τις τεχνικές, έχουν επιτευχθεί θερμοκρασίες τόσο χαμηλές όσο 250 picokelvins (pK). Η ύλη αυτό το κρύο μπορεί να συμπεριφέρεται με παράξενους τρόπους, σχηματίζοντας δομές που ονομάζονται συμπυκνώματα Bose-Einstein, τα οποία δείχνουν μια ιδιότητα που ονομάζεται υπερρευστότητα ή τη ροή των ατόμων χωρίς ιξώδες.