Toplinski inženjer je stručnjak koji koristi znanje iz termodinamike za projektiranje i izgradnju sustava koji prenose toplinu ili energiju. Ovim inženjerima često je potrebno snažno poznavanje dinamike fluida jer su tekućine i plinovi obično mediji kroz koje se prenosi toplina. Unutar područja termotehnike postoji niz drugih specijaliziranih područja. Toplinski inženjeri mogu raditi s vrlo malim sustavima, kao što su oni unutar elektronike ili vrlo velikim sustavima, poput onih u zgradama ili vozilima. Dodatno, od ovog se inženjera može očekivati da dizajnira ili izgradi sustave koji prenose toplinu u ili iz drugih oblika energije.
Jedna uobičajena odgovornost inženjera topline je projektiranje sustava za grijanje i hlađenje. Ti sustavi mogu biti mali, poput onih koji se nalaze u računalima ili elektronici, ili veliki, poput onih u zgradama ili zrakoplovima. Tekućine ili plinovi često se koriste za pomicanje topline oko sustava kako bi on ostao na optimalnoj temperaturi.
Dobro razumijevanje termodinamike, proučavanja kako se toplina kreće kroz sustav, ključno je za inženjera topline. Različite tekućine, tekućine i čvrsti materijali prenose toplinu na različite načine. Prilikom projektiranja ili izgradnje sustava za prijenos topline, inženjeri uzimaju u obzir različite korištene materijale. Eksperimenti i simulacije često daju tim inženjerima veliku količinu informacija o načinu na koji će se toplina kretati kroz gotov sustav.
Dužnosti inženjera topline mogu uključivati stvarno projektiranje i konstrukciju ovih sustava, ili mogu biti više teorijske prirode. Računalni modeli i simulacije često se koriste u termodinamici za predviđanje kako će sustav reagirati na promjene temperature, jesu li promjene stvorene vanjskim izvorima ili unutarnjim procesima. Za analizu i savjetovanje u razvoju složenih sustava može se zaposliti inženjer.
Također je moguće da inženjer topline radi s prijenosom topline na ili iz drugih vrsta energije. Toplina, gibanje, električna aktivnost i kemijska promjena mogu se transformirati jedno u drugo što može biti poželjno ili je učinak kojem inženjer treba suprotstaviti. Inženjer može osmisliti načine da se toplina odmakne od mehaničkih dijelova stroja tako da ga toplina stvorena kretanjem stroja ne ošteti. Električna energija se također može generirati povećanjem temperature sustava, što će, ovisno o prirodi sustava, možda trebati iskoristiti ili suzbiti.