물체에 급격한 온도 변화가 생겨서 열응력이 충격적으로 유기되는 것을 말한다. 이 때의 응력을 열충격 응력이라고 한다. 예를 들면 고온 상태의 판재나 원통부재를 냉매 중에 투입하여 급냉시키면 열충격에 의해서 표면에 인장응력이 급격하게 발생하고, 이 열충격 응력이 재료의 인장강도보다 크게 되면 파괴된다. 응력의 최대치는 비오(Biot)계수의 계수 가 클수록 크다. h는 널 두께(혹은 원통 반경), μ는 표면의 열전달률, k는 재료의 열전달률이다. 재료가 파괴되지 않고 열충격에 견딜 수 있는 최대 온도 변화는 비오계수의 작은 범위에서는 열충격계수(coefficient of thermal shock)와 (1-ν)의 곱에 비례하고, B의 큰 범위에서는 와 (1-ν)의 곱에 비례한다. σ, B, E, ν는 각각 재료의 인장강도, 비오계수, 종탄성계수 및 프와송비를 나타내며, α는 열팽창계수이다. 따라서 열전도율이 낮고, 탄성계수, 선팽창 계수가 큰 대형위성 부재 등에서는 특히 열충격에 대한 고려가 필요하다.