Wärmebehandlung ist ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken, bei dem kontrolliert erwärmt und wieder abgekühlt wird, um die Werkstoffeigenschaften zu verändern. Wärmebehandlungen werden vor allem für Metalle angewandt, in einem geringeren Temperaturbereich aber auch für Kunststoffe. Keramiken werden üblicherweise gesintert oder beim Aufbringen von Glasuren "gebrannt".

Wärmebehandlung