热质说在18世纪被科学界用于解释燃烧和热现象。此理论认为热是一种称为“热质”的物质，热质是一种假想的无质量的流体，物体吸收热质后温度会升高，热的传递是由于热质的流动，热质会由温度高的物体流到温度低的物体，也可以穿过固体或液体的孔隙中。常用的热量单位卡路里即起源自热质。

17世纪，哈雷大学教授G.E.施塔尔认为热是一种由“原子”构成的特殊物质，物体的冷和热被解释为都是由特殊的“热原子”和“冷原子”引起的，这个观念把人们引向了“热质说”。在这种思想影响下，R.玻意耳通过假设存在着某种“火粒子”，解释了在真空发生的热辐射现象。18世纪是热质说的鼎盛期，1723年施塔尔提出“燃素说”，认为在燃烧和锻打过程中，燃烧物质或金属释出燃素。1732年，化学家H.布尔哈夫将燃素分为发热的燃素和燃烧的燃素，将热和火区分开，从而为热是物质实体的观念开辟了道路。随后，化学物理学家J.J.布莱克在得出量热学的基本公式后，又提出了“潜热”和“热容量”的概念，对热质说起到了巨大推动作用。M.兰伯特、J.毕奥和J.傅里叶等人在热质说的基础上，开创并发展了传热学研究。1780年，化学家A.-L.拉瓦锡精确测定了冰融解时的热容量并破除了燃素说。他将热质分为“自由”和“束缚”的两种，前者可以从一个物体移向另一物体，成为各种热现象的假想载体；后者被束缚于物质分子上。热质说从此成为一个完整学说。

热质说可以成功地解释许多物理现象：对流是含有热质的物质的流动；传导是热质粒子间相互排斥，热质应从热的物体流向冷的物体，达到新的热平衡；热辐射是物质的直接辐射；物体受热膨胀是由于热质粒子的排斥作用所致。关于物质的固、液、气三态，认为取决于物质中含有热质粒子的多少，较多的热质粒子并呈自由状态，物质处于气态；当物质处于固态或液态时，物质所含的热质粒子较少。而量热学在一定特定条件下得到的实验结果与热质说预言相吻合，为热质说提供了实验依据和支持。J.道尔顿的气体分子模型中就包括了热质。S.卡诺提出了卡诺循环及相关的定律，形成了热机理论的基础，而卡诺的分析就是架构在热质的基础上。热质说的重大成就之一就是P.-S.拉普拉斯修正I.牛顿的声速公式。拉普拉斯在热质说的基础上，在牛顿的公式中增加一个常数，此常数即为气体的绝热指数。上述的修正大幅地修正了声速的理论预测值。直至18世纪末，大多数物理学家和化学家仍认为热质是一种无质量的独立的流体，热质粒子在互动中产生排斥现象，以此解释热从发热物体向冷物体的流动，并说明热的某些耗散现象。

热质说可以解释一些热的现象，却无法解释一些只要持续做功就可以持续产生热的现象（如摩擦生热）。物理学家B.T.朗福德于1798年根据所设计的大炮钻膛摩擦生热实验在报告《论摩擦激起的热源》中首次提出对热质说的质疑，逐条反驳了热质说的各项观点，提出热是由机械功产生的。他主张热并非一种物质，而是来自运动，因为没有一种物质能像热一样无限制地产生。之后，化学家H.戴维在1799年进行了冰块实验，认为摩擦和碰撞引起了冰块内部微粒的特殊运动或振动，热质是不存在的，这种运动或振动就是热的本质。朗福德和戴维的实验与验证是令人信服的，为热质说的最终崩溃和热动说的确立提供了最早的论据。

尽管朗福德和戴维的工作有力地证明了热质说的荒谬，然而到19世纪20年代，S.-D.泊松、卡诺等科学家仍然认为“热”是物质，并据此发现了气体绝热方程和卡诺定理。直到1860年，能量守恒和相互转化定律的建立、尤其是J.P.焦耳对热功当量的一系列精确测定以及能量守恒的数学理论的建立，热质说才完全退出科学舞台。直至19世纪末，热质说才被彻底抛弃。