Toplina fuzije, također nazvana entalpija fuzije, količina je energije potrebna za transformaciju tvari iz krute u tekućinu. Jednom kada krutina dosegne temperaturu na kojoj se topi, njena temperatura ne nastavlja rasti dok se topi, čak i ako je izložena istom izvoru topline. Dok se topi, krutina nastavlja apsorbirati energiju iz svog izvora topline, što omogućuje molekularnu promjenu koja je potrebna za taljenje.
Kada se krutina zagrije, njena temperatura se penje sve dok ne dostigne točku taljenja. Kada se postigne ova temperatura, krutina se mora opskrbiti dodatnom energijom kako bi se pretvorila u tekućinu. Toplina fuzije odnosi se na energiju potrebnu kada se postigne temperatura taljenja, ali ne i na energiju potrebnu za zagrijavanje krutine do točke taljenja.
Proces transformacije krutine u tekućinu uključuje više od samo fazne transformacije vidljive ljudskom oku. Na mikroskopskoj razini, molekule u krutini privlače jedna drugu, što im omogućuje da ostanu u relativno stabilnoj formaciji. Da bi se krutina otopila, molekule moraju biti odvojene jedna od druge, što znači da tvar mora dobiti dodatnu energiju. Energiju dobivenu tijekom taljenja molekule pohranjuju kao potencijalnu energiju, a ne kao kinetičku energiju, jer konstantna temperatura tijekom taljenja znači da se kretanje molekula u ovom trenutku ne povećava ili smanjuje.
Nakon što je tvar potpuno pretvorena u tekućinu, njezina temperatura ponovno počinje rasti. To čini sve dok se ne dostigne točka vrelišta, pri čemu će temperatura opet ostati konstantna dok se tekućina pretvara u plin. Za ovu transformaciju, tvar opet zahtijeva dodatnu energiju – ovaj put se naziva entalpija isparavanja. Temperatura uvijek ostaje konstantna tijekom promjena između agregatnih stanja: kruto, tekuće i plinovito.
Toplina fuzije potrebna za taljenje krutine uvelike ovisi o jačini molekularne veze, pa različite tvari zahtijevaju različite količine topline fuzije da bi se transformirale u tekućine. Količina energije potrebna za otapanje olova, na primjer, manja je od količine potrebne da se led otopi u tekuću vodu. To je zato što toplina fuzije ne uzima u obzir temperaturu potrebnu da se tvar dovede do svoje točke taljenja, već se mjeri samo kao količina topline potrebna da se tvar u potpunosti pretvori u tekućinu nakon što dosegne točku taljenja.