Para ser um bom isolante térmico, um material deve ser resistente à condução, convecção e radiação de calor. Um bom isolante é feito de um material opaco não metálico sem uma estrutura cristalina, e suas propriedades de isolamento podem ser aumentadas criando pequenas bolsas de ar dentro de sua estrutura.
A razão pela qual os metais conduzem calor tão bem é que os átomos metálicos têm uma fraca retenção de seus elétrons mais externos. Isso permite que os elétrons fluam facilmente de um átomo para outro e carreguem energia enquanto se movem. Quando uma extremidade de um objeto metálico é aquecida, esse aumento de temperatura excita os elétrons e faz com que eles fluam, levando o calor ao longo do objeto e aquecendo-o uniformemente. Materiais isolantes, como plásticos, resistem ao fluxo de elétrons, reduzindo o fluxo de calor através do material.
Bolsas de ar são outra forma de aumentar o isolamento. Em circunstâncias normais, o ar pode transmitir calor por convecção, fluxos de ar criados por diferenças de temperatura e pressão. Se as bolsas de ar dentro de um material forem separadas umas das outras, entretanto, esses fluxos não podem acontecer. O calor também não pode ser conduzido através do ar aprisionado, reduzindo sua capacidade de fluir através do material. Casacos de inverno e outras roupas isoladas geralmente utilizam essa técnica, assim como os materiais isolantes dentro das paredes e sótãos de casas residenciais.
