Een warmtestroomsensor (Engels: Heat Flux Sensor, Duits: Wärmeflusssensor) is een meetinstrument dat een elektrisch signaal (spanning) genereert evenredig aan de totale warmtestroom door het oppervlak van de sensor. Deze warmtestroom kan verschillende bronnen hebben: in principe convectieve-, stralings- en conductieve warmte, die allen kunnen worden gemeten. Er zijn ook sensoren die een bepaalde soort warmtestroom meten, bijvoorbeeld pyranometers (voor het meten van zonnestraling) en Schmidt Boelter gauges (voor het meten van warmtestroom van vuur). In SI-eenheden, wordt de warmte, gemeten in watt, en de warmtestroom wordt berekend in watt per vierkante meter.