La stratification thermique est la formation de couches (strates) de températures distinctes dans un fluide. La plupart des fluides ont une masse volumique (densité) qui diminue avec la température : si un fluide a une température inhomogène, en présence de la gravité, la partie chaude du fluide monte au-dessus de la partie froide. Dans une enceinte fermée (exemple : pièce non ventilée), si la paroi haute est chaude et la paroi basse froide, une stratification thermique du fluide peut apparaître (si on inverse les parois haute et basse, un mouvement de convection naturelle devrait apparaître).
Ainsi, l'eau de surface des lacs ou de la mer au repos est plus chaude que l'eau à un mètre plus en profondeur, et l'air au niveau du plafond d'une pièce est plus chaud qu'au niveau du sol.