Niedostateczna izolacja termiczna budynków powoduje nadmierne zużycie energii grzewczej i pociąga za sobą dużą emisję dwutlenku węgla CO2. Szacunkowe obliczenia wskazują, że poprawa ochrony cieplnej istniejących budynków może spowodować oszczędność energii grzewczej sięgającą nawet do 60%. Skuteczna ochrona cieplna budynków zależy od zastosowanego materiału termoizolacyjnego, jego grubości i sposobu wykonania ocieplenia.
Materiały stosowane do wykonania izolacji termicznych mają strukturę porowatą. Pory w materiale wypełnione są powietrzem lub gazem porotwórczym i mogą tworzyć przestrzenie zamknięte, lub są ze sobą połączone. Stanowi to podstawę podziału tych materiałów na materiały o komórkach zamkniętych, materiały o komórkach otwartych i materiały o komórkach mieszanych. Materiały izolacyjne różnią się między sobą gęstością objętościową, przewodnością cieplną, współczynnikiem oporu dyfuzji pary wodnej i odpornością ogniową. W wersji handlowej mogą występować w postaci płyt, mat, jako materiał sypki, albo w postaci pianek. Na rynku budowlanym dominują płyty piankowe i wyroby z wełny mineralnej.
Jednym z popularnych materiałów izolacyjnych jest sztywna pianka poliuretanowa. Występuje ona w postaci gotowych jednorodnych lub warstwowych (sandwiczowych) płyt albo w postaci pianki wytworzonej w miejscu jej zastosowania. Pianka może być stosowana jako wypełnienie lub jako spoiwo montażowe. Pianka wypełniająca służy do izolacji termicznej murów dwuwarstwowych, dachów płaskich i do wypełniania szczelin.
W zależności od składu chemicznego rozróżnia się piankę mocznikowo-formaldehydową i poliuretanową. Przy układaniu pianek mocznikowo-formaldehydowych podczas procesu twardnienia i po stwardnieniu uwalnia się formaldehyd. Jego stężenie zależy od zawartości wolnego formaldehydu w piance, od sposobu wykonania izolacji oraz od temperatury i wilgotności otoczenia. Na zawartość formaldehydu w pomieszczeniach izolowanych pianką ma także znaczenie dyfuzyjność zastosowanej paroizolacji. Zamiast pianki formaldehydowej można użyć wolnej od fluoropochodnych węglowodorów pianki poliuretanowej, albo innych materiałów termoizolacyjnych.
Ciekawymi i niekonwencjonalnymi materiałami są termoizolacyjne materiały powstałe na bazie włókien celulozowych. Podstawowym surowcem do ich wyrobu jest rozdrobniona makulatura. Papier makulaturowy jest rozdrabniany i równocześnie impregnowany solami mineralnymi, co nadaje mu odporność na rozkład biologiczny i czyni go niepalnym. W ten sposób uzyskuje się kłaczkowaty materiał izolacyjny o właściwościach izolacyjnych odpowiadających dobrym materiałom konwencjonalnym. Materiały izolacyjne z włókien celulozowych występują najczęściej w stanie sypkim i są używane do izolacji poddaszy i stropów. Szczelną warstwę izolacyjną uzyskuje się wdmuchując dokładnie materiał za pomocą specjalnych urządzeń do pustych przestrzeni zamkniętych. Kłaczki celulozowe stanowią również skuteczną izolację ścian w drewnianych konstrukcjach systemu budownictwa szkieletowego.
Przeciwko temu materiałowi izolacyjnemu były wysuwane zastrzeżenia dotyczące szkodliwości zdrowotnej powodowanej substancjami pochodzącymi z surowca wyjściowego i silnym pyleniem, jakie występuje podczas przeróbki tego surowca. Jednakże analizy na obecność substancji szkodliwych wykazały, że stężenie metali ciężkich i formaldehydu w kłaczkach celulozy pochodzenia makulaturowego kształtuje się na poziomie uznanym za bezpieczny. Ponadto po wykonaniu izolacji materiał celulozowy nie posiada kontaktu z powietrzem atmosferycznym a od strony wnętrza pomieszczenia skutecznie oddziela go szczelna warstwa paraizolacji. Wszystko to razem świadczy o całkowitym bezpieczeństwie stosowania tego typu materiałów izolacyjnych. Brak jest także powszechnie akceptowanych wyników odnośnie wpływu włókien celulozowych na zdrowie pracowników zatrudnionych przy produkcji tego materiału izolacyjnego. Materiały izolacyjne z włókna celulozowego podlegają obowiązkowi uzyskania atestu.
Alternatywnymi dla przedstawionych wyżej materiałów termoizolacyjnych może być styropian, szkło piankowe w postaci płyt lub granulatu, materiały wytworzone na bazie włókien mineralnych jak wełna szklana i wełna mineralna w postaci płyt i mat, materiały wytworzone na bazie włókien naturalnych jak lekkie płyty wielowarstwowe z wełną drzewną, włókna kokosowe, bawełna, wełna owcza czy len oraz korek w postaci granulatu, śrutu lub płyt. Jeżeli ze względów użytkowych oprócz izolacji termicznej wymagana jest również izolacja paroszczelna, to dobrym rozwiązaniem jest zastosowanie szkła piankowego, które oprócz własności termoizolacyjnych jest również materiałem paroszczelnym.