Δεν υπάρχει συμφωνημένη τιμή, μεταξύ των φυσικών, για μια μέγιστη δυνατή θερμοκρασία. Σύμφωνα με την τρέχουσα καλύτερη εικασία μιας ολοκληρωμένης θεωρίας της φυσικής, είναι η θερμοκρασία Planck, ή 1.41679 x 1032 Kelvins. Αυτό μεταφράζεται σε περίπου 2.538 x 1032° Fahrenheit. Δεδομένου ότι οι τρέχουσες θεωρίες της φυσικής είναι ελλιπείς, ωστόσο, είναι πιθανό να είναι πιο ζεστό.
Η απάντηση που θα δώσει ένας τυπικός φυσικός σε αυτή την ερώτηση θα εξαρτηθεί από τη σιωπηρή γνώμη της για την πληρότητα του τρέχοντος συνόλου των φυσικών θεωριών. Η θερμοκρασία είναι συνάρτηση της κίνησης των σωματιδίων, οπότε αν τίποτα δεν μπορεί να κινηθεί ταχύτερα από την ταχύτητα του φωτός, τότε η μέγιστη μπορεί να οριστεί ως ένα αέριο του οποίου τα ατομικά συστατικά κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Το πρόβλημα είναι ότι η επίτευξη της ταχύτητας του φωτός σε αυτό το σύμπαν είναι αδύνατο. Η ταχύτητα φωτός είναι μια ποσότητα που μπορεί να προσεγγιστεί μόνο ασυμπτωτικά. Όσο περισσότερη ενέργεια τοποθετείται σε ένα σωματίδιο, τόσο πιο κοντά κινείται με ταχύτητα φωτός, αν και δεν φτάνει ποτέ πλήρως.
Τουλάχιστον ένας επιστήμονας πρότεινε να οριστεί η μέγιστη δυνατή θερμοκρασία ως αυτό που θα έπαιρνε κάποιος εάν έπαιρνε όλη την ενέργεια στο σύμπαν και την έβαζε για να επιταχύνει το ελαφρύτερο δυνατό σωματίδιο που θα μπορούσε να βρει όσο το δυνατόν πιο κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Εάν αυτό είναι αλήθεια, τότε οι ανακαλύψεις σχετικά με τα στοιχειώδη σωματίδια και το μέγεθος/πυκνότητα του σύμπαντος θα μπορούσαν να σχετίζονται με την ανακάλυψη της σωστής απάντησης στην ερώτηση. Εάν το σύμπαν είναι άπειρο, μπορεί να μην υπάρχει επίσημα καθορισμένο όριο.
Ακόμα κι αν η άπειρη θερμοκρασία μπορεί να είναι δυνατή, μπορεί να είναι αδύνατο να παρατηρηθεί, καθιστώντας την άσχετη. Σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, ένα αντικείμενο που επιταχύνεται κοντά στην ταχύτητα του φωτός αποκτά τεράστια ποσότητα μάζας. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο καμία ποσότητα ενέργειας δεν μπορεί να αρκεί για να επιταχύνει οποιοδήποτε αντικείμενο, ακόμη και ένα στοιχειώδες σωματίδιο, στην ταχύτητα του φωτός – γίνεται απείρως μάζα στο όριο. Εάν ένα σωματίδιο επιταχυνθεί σε μια ορισμένη ταχύτητα κοντά σε αυτή του φωτός, αποκτά αρκετή μάζα για να καταρρεύσει σε μια μαύρη τρύπα, καθιστώντας αδύνατο για τους παρατηρητές να κάνουν δηλώσεις σχετικά με την ταχύτητά του.
Η θερμοκρασία Planck επιτυγχάνεται σε αυτό το σύμπαν κάτω από τουλάχιστον δύο ξεχωριστές συνθήκες, σύμφωνα με ορισμένες θεωρίες. Το πρώτο συνέβη μόνο μία φορά, 1 χρόνο Planck (10-43 δευτερόλεπτα) μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Εκείνη την εποχή, το σύμπαν υπήρχε σε μια σχεδόν τέλεια διατεταγμένη κατάσταση, με σχεδόν μηδενική εντροπία. Μπορεί ακόμη και να ήταν μια ιδιομορφία, ένα φυσικό αντικείμενο που μπορεί να περιγραφεί μόνο με τρεις ποσότητες: μάζα, γωνιακή ορμή και ηλεκτρικό φορτίο. Ο Δεύτερος Θερμοδυναμικός Νόμος, ωστόσο, επιμένει ότι η εντροπία (ασυνέπεια) ενός κλειστού συστήματος πρέπει πάντα να αυξάνεται. Αυτό σημαίνει ότι το πρώιμο σύμπαν είχε μόνο μία κατεύθυνση – αυτή της υψηλότερης εντροπίας – και υπέστη μια σχεδόν στιγμιαία κατάρρευση.
Το δεύτερο σύνολο συνθηκών που μπορούν να παράγουν τη θερμοκρασία Planck είναι αυτές που συμβαίνουν στις τελευταίες στιγμές της ζωής μιας μαύρης τρύπας. Οι μαύρες τρύπες εξατμίζονται αργά λόγω της κβαντικής σήραγγας από την ύλη που βρίσκεται δίπλα στην επιφάνεια της μαύρης τρύπας. Αυτό το φαινόμενο είναι τόσο ελαφρύ που μια τυπική μαύρη τρύπα θα χρειαζόταν 1060 χρόνια για να ακτινοβολήσει όλη τη μάζα της, αλλά για μικρότερες μαύρες τρύπες, όπως αυτές με τη μάζα ενός μικρού βουνού, μπορεί να χρειαστούν μόνο 1010 χρόνια για να εξατμιστούν. Καθώς μια μαύρη τρύπα χάνει μάζα και εμβαδόν επιφάνειας, αρχίζει να ακτινοβολεί ενέργεια πιο γρήγορα, με αποτέλεσμα να θερμαίνεται, και στην τελευταία στιγμή της ύπαρξής της, ακτινοβολεί μακριά ενέργεια τόσο γρήγορα που στιγμιαία επιτυγχάνει τη θερμοκρασία Planck.