Energia cieplna jest przenoszona, gdy cząsteczki wpadają na siebie. Kierunek wymiany ciepła jest zawsze od gorącego do zimnego. Ten transfer energii cieplnej poprzez bezpośredni kontakt nazywany jest przewodzeniem.
W przeciwieństwie do innych cząsteczek, nawet tej samej substancji, gorące cząsteczki wibrują szybciej, ponieważ mają więcej energii ze źródła ciepła. Wibracje powodują, że energicznie wibrujące cząsteczki uderzają w inne, mniej energetyczne cząsteczki, przenosząc energię cieplną podczas każdej kolizji.
Można łatwo zaobserwować przewodzenie energii cieplnej. Na przykład, gdyby wziąć długi metalowy pręt i przytrzymać jeden koniec nad płomieniem, energia cieplna przejdzie pomiędzy cząsteczkami od końca w bezpośrednim prowadzeniu ze źródłem ciepła w kierunku chłodnego końca. Jeśli rózga zostanie wystarczająco długo utrzymana nad płomieniem, energia cieplna może wędrować wzdłuż długości pręta, który stanie się gorący w dotyku.
