Теплово́е излуче́ние (температурное излучение), электромагнитное излучение, испускаемое частицами вещества, находящимися в возбуждённом состоянии вследствие теплового движения. Характеристики теплового излучения вещества с установившейся температурой (при энергетическом равновесии всех степеней свободы частиц) близки к характеристикам теплового равновесного излучения той же температуры, описываемого законом излучения Планка. В отсутствие потоков излучения извне тело с абсолютной температурой ${T}$ испускает в окружающее пространство световой поток, спектральная яркость которого равна яркости равновесного теплового излучения, умноженной на поглощательную способность поверхности тела на соответствующей частоте (закон излучения Кирхгофа). Тело, полностью поглощающее падающее на него излучение (поглощательная способность равна 1 на всех частотах), излучает равновесное тепловое излучение и называется абсолютно чёрным телом. Поглощательная способность реальных тел меньше 1.

Источником теплового излучения могут служить раскалённые твёрдые тела (например, нити ламп накаливания), атмосферы планет и звёзд и др. Если температура источника выше температуры окружающей среды, то для поддержания стационарного состояния источника необходим подвод энергии. Адиабатически медленный подвод энергии не нарушает теплового равновесия излучающего тела, и его излучение сохраняет характеристики теплового излучения. Так, Солнце испускает свет в окружающее пространство как абсолютно чёрное тело с температурой 5800 К. Знание характеристик теплового излучения, закономерностей его испускания и поглощения позволяет бесконтактно определять температуру тел (см. Оптическая пирометрия), проводить анализ процессов переноса излучения в газах и плазме, находящихся в условиях локального термодинамического равновесия, а также процессов в звёздных атмосферах.

Интенсивность ${I}$ теплового излучения флуктуирует с плотностью вероятности ${p(I)=(1/I_{ср})\exp(-I/I_{ср})}$, где ${I_{ср}}$ – интенсивность, рассчитываемая по закону Кирхгофа. Данная плотность вероятности совпадает с распределением Больцмана и при переходе к квантовому описанию излучения может быть преобразована в вероятность регистрации числа ${n}$ фотонов в моде теплового излучения:

${p}_{n}={(\frac{n_{ср}}{n_{ср}+1})^n/(n_{ср}+1)},$где ${n_{ср}}$ – среднее число фотонов.