La limite inférieure de température est le zéro absolu, soit -273,15 degrés Celsius ou 0 Kelvin. C’est le point auquel tout mouvement thermique cesse et où les particules ont la plus faible énergie possible. Le zéro absolu est irréalisable en pratique, car tout système réel possède une certaine énergie thermique même à des températures très basses. Cependant, des températures très proches du zéro absolu ont été atteintes dans des expériences, comme dans les condensats de Bose-Einstein et les gaz dégénérés quantiques.
La limite supérieure de température est la température de Planck qui est d'environ 1,41679 x 10^32 Kelvin. C’est la température à laquelle la force gravitationnelle entre les particules devient si forte qu’elle dépasse toutes les autres forces, conduisant à une singularité où les lois de la physique telles que nous les connaissons s’effondrent. Cette température est associée au Big Bang, l’événement qui aurait créé l’univers. On pense que l’univers était à la température de Planck ou proche de celle-ci lors de ses premiers instants, et qu’il s’est refroidi depuis.
