Cea mai scăzută temperatură posibilă, sau zero absolut, așa cum se numește, este -459.67 ° F (-273.15 ° C). Se mai numește și 0 kelvin, o scară cu incremente echivalente cu grade Celsius, dar care folosește zero absolut mai degrabă decât punctul de îngheț al apei ca punct de plecare. Acesta este punctul în care toată mișcarea atomică încetează.
Definiția de mai sus poate fi totuși incompletă, deoarece un atom este el însuși o entitate cu structură internă complexă. Pentru a atinge cea mai scăzută temperatură posibilă, sau adevăratul zero absolut, nu numai că mișcarea atomică trebuie să se oprească, dar și toate componentele interne ale atomului ar trebui să se oprească. Electronii ar trebui să înceteze să orbiteze în jurul nucleelor lor atomice respective, neutronii și protonii din nuclee ar trebui să înceteze să se tragă unul pe altul cu forțele lor interne, quarcii și orice substructură subiacentă trebuie să înceteze orice activitate. Din cauza efectelor mecanice cuantice, acest lucru este imposibil. Prin urmare, o definiție mai precisă se aplică colecțiilor de materie din care nu mai poate fi extrasă energie termică, adică o altă colecție de atomi aduși în contact cu proba îi va transfera întotdeauna energie, niciodată invers.
La fel ca eficiența unui sistem, viteza unei particule sau temperatura maximă posibilă, zero absolut este de fapt o mărime teoretică care poate fi doar abordată, dar probabil niciodată atinsă.
Temperaturile aproape de zero absolut au fost atinse cu tehnicile de răcire cu laser și răcire prin evaporare magnetică. În răcirea cu laser, atomii care se mișcă rapid sunt împinsi de fotoni până când încetinesc la 1/10,000 de grad kelvin. În răcirea evaporativă magnetică, atomii rămași sunt ținuți în loc de un câmp magnetic, iar atomii mai energici scapă în cele din urmă, lăsând în urmă resturile cele mai lente. Folosind aceste tehnici, s-au atins temperaturi de până la 250 picokelvin (pK). Materia această frig se poate comporta în moduri bizare, formând structuri numite condensate Bose-Einstein, care demonstrează o proprietate numită superfluiditate sau curgerea atomilor fără vâscozitate.