Để trở thành chất cách nhiệt tốt, vật liệu phải có khả năng chống dẫn, đối lưu và bức xạ nhiệt. Chất cách điện tốt được làm từ vật liệu phi kim loại, mờ đục không có cấu trúc tinh thể và đặc tính cách điện của nó có thể được tăng cường bằng cách tạo ra các túi khí nhỏ bên trong cấu trúc của nó.
Lý do kim loại dẫn nhiệt rất tốt là do các nguyên tử kim loại có khả năng giữ các electron lớp ngoài cùng của chúng kém hơn. Điều này cho phép các electron di chuyển từ nguyên tử này sang nguyên tử khác một cách dễ dàng và chúng mang theo năng lượng khi di chuyển. Khi một đầu của vật bằng kim loại bị nung nóng, sự gia tăng nhiệt độ này sẽ kích thích các electron và làm cho chúng chuyển động, truyền nhiệt dọc theo vật và đốt nóng đều. Các vật liệu cách điện như chất dẻo chống lại dòng electron, làm giảm dòng nhiệt qua vật liệu.
Các túi khí là một cách khác để tăng khả năng cách nhiệt. Trong trường hợp bình thường, không khí có thể truyền nhiệt thông qua sự đối lưu, các luồng không khí được tạo ra bởi sự khác biệt về nhiệt độ và áp suất. Tuy nhiên, nếu các túi khí bên trong một vật liệu được tách ra khỏi nhau, thì những dòng chảy này không thể xảy ra. Nhiệt cũng không thể dẫn qua không khí bị mắc kẹt, làm giảm khả năng truyền qua vật liệu. Áo khoác mùa đông và các loại quần áo cách nhiệt khác thường sử dụng kỹ thuật này, cũng như các vật liệu cách nhiệt bên trong tường và gác mái của các ngôi nhà dân dụng.
