Απόλυτη θερμοκρασία είναι η θερμοκρασία που μετράται χρησιμοποιώντας μια κλίμακα που ξεκινά από το μηδέν, με αυτό το μηδέν να είναι η ψυχρότερη θεωρητικά εφικτή θερμοκρασία στη φύση. Υπάρχουν δύο κοινές κλίμακες απόλυτης θερμοκρασίας που προέρχονται από την κλίμακα Φαρενάιτ και την κλίμακα Κελσίου, ή Κελσίου. Η πρώτη είναι η κλίμακα Rankine και η δεύτερη είναι η κλίμακα Kelvin. Αν και εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται για συνηθισμένους σκοπούς, τόσο οι κλίμακες Κελσίου όσο και Φαρενάιτ, με την τιμή τους κάτω από το μηδέν, είναι λιγότερο επιθυμητές για υπολογιστικούς επιστημονικούς σκοπούς. Μηδέν βαθμοί Rankine είναι πανομοιότυπο με μηδέν βαθμούς Κελσίου.
Με απλά λόγια, η θερμοκρασία είναι ένας δείκτης του πόσο ζεστό ή πόσο κρύο είναι ένα αντικείμενο σε σχέση με άλλα αντικείμενα. Δεδομένου ότι οι θερμοκρασίες ποικίλλουν ανάλογα με την εποχή και την κατάσταση, αναπτύχθηκε μια κλίμακα με ενδιάμεσες διαβαθμίσεις για να επιτρέπει συγκρίσεις. Απαιτούνται δύο σταθερά σημεία για να δημιουργηθεί μια χρήσιμη κλίμακα — ένα παγκόσμιο, αμετάβλητο πρότυπο. Η λογική επιλογή στην οποία βασίζονταν οι τυπικές κλίμακες θερμοκρασίας ήταν το νερό, καθώς είναι άφθονο, προσβάσιμο, αλλάζει κατάσταση σε ορισμένες θερμοκρασίες και μπορεί να καθαριστεί εύκολα. Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ωστόσο, η θερμοκρασία σχετίζεται με τη θερμότητα και η θερμότητα σχετίζεται σε ένα πιο βασικό επίπεδο με την ατομική και μοριακή κίνηση.
Η ενέργεια μπορεί να απορροφηθεί από άτομα και μόρια με διάφορους τρόπους, όπως μέσω της διέγερσης ηλεκτρονίων, της μεταφοράς ενός ηλεκτρονίου από μια χαμηλότερη σε μια υψηλότερη τροχιακή κατάσταση. Γενικά, όμως, η ενέργεια απορροφάται και αυξάνει την κίνηση ολόκληρου του ατόμου ή του μορίου. Αυτή η ενέργεια – η ενέργεια που οδηγεί σε «κίνηση» ή κίνηση – είναι κινητική ενέργεια. Υπάρχει μια εξίσωση που συνδέει την κινητική ενέργεια με τη θερμότητα: E = 3/2 kT, όπου E είναι η μέση κινητική ενέργεια ενός συστήματος, k είναι η σταθερά Boltzmann και T είναι η απόλυτη θερμοκρασία σε βαθμούς Kelvin. Σημειώστε ότι σε αυτόν τον υπολογισμό, εάν η απόλυτη θερμοκρασία είναι μηδέν, η εξίσωση δείχνει ότι δεν υπάρχει καθόλου κινητική ενέργεια ή κίνηση.
Ένα είδος ενέργειας στην πραγματικότητα εξακολουθεί να υπάρχει σε απόλυτη θερμοκρασία μηδέν βαθμών, παρόλο που αυτό δεν είναι αυτό που δείχνει η παραπάνω εξίσωση της κλασικής φυσικής. Η υπολειπόμενη κίνηση προβλέπεται από την κβαντική μηχανική και σχετίζεται με έναν συγκεκριμένο τύπο ενέργειας που ονομάζεται «δονητική ενέργεια μηδενικού σημείου». Ποσοτικά, αυτή η ενέργεια μπορεί να υπολογιστεί μαθηματικά από την εξίσωση ενός κβαντικού αρμονικού ταλαντωτή και με γνώση της Αρχής της Αβεβαιότητας του Heisenberg. Αυτή η αρχή της φυσικής υπαγορεύει ότι δεν είναι δυνατό να γνωρίζουμε τόσο τη θέση όσο και την ορμή των πολύ μικροσκοπικών σωματιδίων, επομένως, εάν η θέση είναι γνωστή, το σωματίδιο πρέπει να διατηρήσει ένα μικροσκοπικό στοιχείο δόνησης.