Līdzsvars starp siltumenerģiju, kas ienāk entītijā un atstāj to, ir tās siltuma budžets. Šo terminu var izmantot daudzos kontekstos, taču tas bieži attiecas tieši uz Zemi, kas saņem siltumu no saules un zaudē siltumu dažādos veidos, lai uzturētu līdzsvaru. Ja Zeme zaudētu vairāk nekā ieguva, tā atdziestu, un, ja tā saglabātu siltumu, tā sasiltu. Dažus pētniekus interesē noteiktu Zemes apgabalu, piemēram, okeānu, siltuma budžets, jo tam ir svarīga loma klimatā.
Liela daļa Zemes siltuma rodas no insolācijas, no saules ienākošā starojuma. Daļa no tā atlec, pirms sasniedz planētas virsmu, kur to absorbē gaiss, ūdens un augsne. Gada laikā ienākošā insolācija var atšķirties atkarībā no reģiona, jo Zeme pārvietojas kosmosā. Darbā ir arī sekundāri siltuma avoti, piemēram, bioloģiskie un ķīmiskie procesi uz Zemes, kas rada siltumu. Piemēram, radioaktīvā sabrukšana rada siltumu.
Siltums nepaliek vietā, kad tas skar Zemi; ja tas notiktu, daži Zemes apgabali kļūtu ārkārtīgi karsti, bet citi būtu diezgan auksti. Tas cirkulē, izmantojot dažādus mehānismus. Piemēram, okeāni izstaro savākto siltumu, kas sasilda gaisu virs tiem. Sasilušas gaisa masas sāk kustēties, nesot sev līdzi siltumu. Šo gaisa masu cirkulācija var radīt dažādus laika apstākļus, kas izplata siltumu un ļauj tam lēnām izstarot atpakaļ kosmosā.
Nelīdzsvarotība dažādos reģionos laika gaitā izlīdzinās ar siltuma cirkulāciju caur atmosfēru. Pētnieki, kas interesējas par klimata zinātni, savos aprēķinos un prognozēs izmanto siltuma budžetu, lai uzzinātu vairāk par pašreizējiem laikapstākļiem un prognozētu, kas varētu parādīties nākotnē. Uzzinot vairāk, pētnieki dažkārt atspēko iepriekšējās hipotēzes vai atklāj jaunu informāciju par Zemes klimata izcelsmi. Zemes siltuma budžets ne vienmēr bija ideāli līdzsvarots, un tas mainījās, mainoties apstākļiem un veicināja atmosfēras veidošanos.
Ir pieejami daudzi rīki, lai izmērītu ienākošo siltumu, siltuma avotus uz Zemes un dažādus līdzekļus, lai planēta zaudētu siltumu, lai saglabātu apstākļus stabilus. Siltuma budžeta izpēte var ietvert satelītu novērojumus no kosmosa, kā arī laboratorijas eksperimentus un novērojumus, lai uzzinātu vairāk par fizikāliem, ķīmiskiem un bioloģiskiem procesiem, kas saistīti ar siltumu. Pētnieki var arī izmantot datormodelēšanu tādām darbībām kā paredzēt, kas varētu notikt, samazinoties polāro ledus vāciņu laukumam.