高温流体と低温流体の間の熱授受を，固体壁などを介して行うことを目的とする装置である．流体の組合せとしては，液体と液体，液体と気体，気体と気体など（途中で相変化する場合がある）がある．熱の移動は，高温側の流体と固体壁の間の熱伝達，固体壁内の熱伝導，固体壁と低温側流体の間の熱伝達により行われる．移動熱量Qは次式で与えられる．
Q=KAΔTmt
ただし，Kは熱通過率，Aは伝熱面積，ΔTmは両流体の平均温度差，tは時間である．種類としては，隔壁を通して熱授受を行う隔壁（間接）式熱交換器（高・低温流体の流れの方向により，向流式，並流式，直交流式などがある)，蓄熱式熱交換器，高・低温流体を直接接触させる直接接触式熱交換器，およびコンパクト形熱交換器などがある．目的により，加熱器，冷却器，蒸発器，および凝縮器などがある．
