熱分析（Thermal Analysis，簡稱TA）是一類技術在程式控制溫度下測量物質的物理性質與溫度之間關係的技術。熱分析的套用非常廣泛，涵蓋物理、化學、化工、冶金、地質、建材、燃料、輕紡、食品、生物等多個領域。
熱分析的主要目的是研究物質在加熱或冷卻過程中的物理和化學變化，如晶型轉變、熔融、升華、吸附、脫水和分解等。這種方法可以快速準確地測定物質的這些變化，對於理解無機、有機及高分子材料的物理和化學性能非常重要。常用的熱分析方法包括差示掃描量熱法（DSC）、差熱分析（DTA）、熱重量法（TG）、導數熱重量法（DTG）、熱機械分析（TMA）和動態熱機械分析（DMA）等。此外，還有逸氣檢測（EGD）、逸氣分析（EGA）、扭辮熱分析（TBA）、射氣熱分析、熱微粒分析、熱膨脹法、熱發聲法、熱光學法、熱電學法、熱磁學法、溫度滴定法、直接注入熱焓法等。
此外，熱分析還在成分分析、物質穩定性的測定、化學反應的研究、材料質量的檢測、材料力學性質的測定和環境監測等方面發揮著重要作用。