높은 온도로 가열된 금속이나 반도체의 표면에서 방출되는 전자. 에디슨 효과 또는 리처드슨 효과라고 한다.

열운동에 의해 활발해진 고체 속의 전자가 밖으로 튀어나오는 것으로 열전자의 이동에 의하여 전류가 발생하는데, 이를 열전자 전류라고 한다.

열전자는 진공관을 비롯하여 그 이용 범위가 광범위하다.

최근에는 열전자의 방출 속도가 온도에 따라 달라지는 현상을 이용하여 열을 직접 전력으로 변환시키는 열전자 연구가 계속되고 있다.