物質内で電子が熱運動することに起因する雑音のこと。発見者にちなんでナイキストの熱雑音やジョンソン雑音と呼ばれることもある。回路がもつ時定数の逆数より十分低い周波数では、温度 $T$ の抵抗が発生する熱雑音の単位周波数あたりの電力 $P_\nu$ は、$P_\nu = 4k_{\rm B}T$ となる。ここで、$k_{\rm B}$ はボルツマン定数である。
ただし、この式は低周波数での近似であり、高周波側でも成り立つ式は、

$$
P_\nu = \frac{h\nu}{\exp\left(\frac{h\nu}{k_{\rm B}T}\right) -1}$$

となる。両者の関係は黒体放射が低周波数ではレイリー-ジーンズの近似式で近似できることに対応する。天文学で用いる検出器の場合、熱雑音が重要になるのはテラヘルツ帯より低周波の電波領域である。量子雑音、ショット雑音、フリッカ雑音も参照。