Aby być dobrym izolatorem termicznym, materiał musi być odporny na przewodzenie, konwekcję i promieniowanie cieplne. Dobry izolator wykonany jest z nieprzezroczystego, niemetalowego materiału bez struktury krystalicznej, a jego właściwości izolacyjne można poprawić, tworząc w jego strukturze małe kieszenie powietrzne.
Powodem, dla którego metale dobrze przewodzą ciepło, jest to, że metaliczne atomy mają słabą przyczepność do ich najbardziej zewnętrznych elektronów. Pozwala to na łatwe przepływanie elektronów z jednego atomu do drugiego i przenoszą energię podczas ruchu. Kiedy jeden koniec przedmiotu metalowego jest ogrzewany, ten wzrost temperatury wzbudza elektrony i powoduje ich przepływ, niosąc ciepło wzdłuż przedmiotu i ogrzewając go równomiernie. Materiały izolacyjne, takie jak tworzywa sztuczne, są odporne na przepływ elektronów, zmniejszając przepływ ciepła przez materiał.
Kieszenie powietrzne to kolejny sposób na zwiększenie izolacji. W normalnych warunkach powietrze może przenosić ciepło przez konwekcję, strumienie powietrza powstające w wyniku różnic temperatury i ciśnienia. Jeżeli kieszenie powietrzne wewnątrz materiału są oddzielone od siebie, przepływy te nie mogą się zdarzyć. Ciepło nie może również przewodzić przez uwięzione powietrze, zmniejszając jego zdolność do przepływu przez materiał. Płaszcze zimowe i inne ocieplane ubrania często wykorzystują tę technikę, podobnie jak materiały izolacyjne wewnątrz ścian i strychy domów mieszkalnych.
