如果温度太高，热运动将破坏液晶分子间的有序结构，成为常规的各向同性液相。而在太低的温度下，大多数热致液晶又会形成有序度更高的晶体结构。在不同相态间的转变称之为相变。热致液晶的相变有两种情况：①称为互变相变型，即在升降温时，相变都可以可逆地发生，形成液晶相；②为单变相变性，材料只有在从液态降温才能形成液晶相，有些液晶还能呈现出两种或以上的液晶相。

热致液晶是最广泛使用的液晶，它们的线性以及非线性光学性质被广泛研究，其理化特征表现出明显的温度依赖关系，如黏度、双折射率等。尽管热致液晶材料的分子结构通常比较复杂，可以是小分子、高分子乃至是氢键结合的超分子，但它们最典型的分子几何形状一般是棒状、盘状、碗状、香蕉形、燕尾形等。

最常见的热致液晶分子是棒状的。这些刚性棒通过分子间相互作用进一步构成独特的有序结构，如向列相液晶、胆甾相液晶和近晶相液晶。这些不同的有序结构可以通过偏光显微镜或x射线衍射等手段鉴别。市场上见到的绝大部分液晶显示器件采用的都是热致的向列相液晶。