Siltuma bilance tiek sasniegta, ja sistēmā ienākošais siltuma daudzums ir vienāds ar siltuma daudzumu, kas no tās iziet. Sistēmas kopējā temperatūra siltuma bilancē laika gaitā paliek stabila. Dažos gadījumos tā vietā var izmantot terminu enerģijas bilance. Sistēmas bioloģijas, ģeoloģijas, ražošanas un kosmosa kuģu projektēšanas jomās bieži vien ir jāuztur stabilā temperatūrā, lai tās darbotos pareizi.
Homeostāze dzīvniekiem ietver koncepciju par dzīvnieka iekšējās temperatūras saglabāšanu relatīvi stabilā līmenī. Daudzos organismos, tostarp zīdītājiem un putniem, organismā esošajam siltuma daudzumam ir jāpaliek nemainīgam, jo pat nelielas siltuma svārstības var izraisīt organisma nāvi. Dzīvnieki zaudē siltumu caur ādu un ģenerē siltumu vielmaiņas procesā, lai kompensētu ārējās temperatūras paaugstināšanos un pazemināšanos. Ja dzīvnieka izstarotā siltuma daudzums un dzīvnieka radītais vai absorbētais siltuma daudzums ir relatīvi vienāds, dzīvnieks atrodas siltuma līdzsvara stāvoklī.
Ģeoloģijā termins siltuma bilance attiecas uz siltuma daudzumu, ko absorbē un izdala visa planēta. Planētu silda saule un nelielā mērā arī magmas izdalīšanās no planētas kodola. Planēta daļu šī siltuma izstaro atpakaļ kosmosā. Siltuma bilance ir svarīgs ģeoloģiski jēdziens, jo, ja planēta nav relatīvā līdzsvara stāvoklī attiecībā uz siltumu, vidējā temperatūra var paaugstināties vai pazemināties, radot globālo sasilšanu vai globālo atdzišanu. Pat nelielas izmaiņas planētas siltuma bilancē var ietekmēt organismus, kas apdzīvo planētu.
Siltuma līdzsvars ir svarīgs jēdziens inženierzinātnēs, jo daudzas mašīnas darbosies tikai noteiktā temperatūras diapazonā. Ierīces, ko sauc par siltuma izlietnēm, tiek izmantotas, lai palīdzētu izstarot lieko siltumu no elektriskajiem komponentiem, lai mašīnas varētu uzturēt stabilu temperatūru. Tāpat kosmosa kuģiem ir jāuztur relatīvi stabila temperatūra, bet tie ir pakļauti lielākam siltumam, virzoties uz siltuma avotu, piemēram, sauli vai planētu. Šo kuģu projektēšana ar pielāgojamām siltuma balansēšanas sistēmām ļauj tiem turpināt darboties, ceļojot pa kosmosu.
Inženieriem projektējot rūpnīcas, jāņem vērā rūpnīcas darbības siltuma bilance. Daudzos gadījumos siltums no rūpnīcas tiek izvadīts dūmu vai tvaiku veidā. Tas var tērēt enerģiju, ko rūpnīca varētu pārstrādāt, tādējādi palīdzot samazināt darbības izmaksas. Rūpnīca ar labu siltuma bilanci atrod pielietojumu lielākajai daļai papildu siltuma, ko tā rada.