Bay hơi nhiệt (Thermal evaporation) là một trong những phương pháp lắng đọng hơi vật lý (PVD) đơn giản nhất được sử dụng để lắng đọng vật liệu. Các vật liệu (kim loại, vật liệu hữu cơ...) được đặt trong một nguồn nhiệt điện trở trong môi trường chân không để bay hơi trực tiếp lên đế, tại đây chúng ngưng tụ trở lại thành trạng thái rắn để tạo thành một màng mỏng. Phương pháp bay hơi nhiệt mang lại tốc độ bay hơi nhanh hơn so với phương pháp phún xạ. Tuy nhiên, nó bị giới hạn bởi kích thước của thuyền (boat) hoặc chén nung (crucible) dùng để chứa vật liệu và khó kiểm soát tốc độ bay hơi.

Phương pháp này thường được sử dụng để lắng đọng các điện cực, lớp vật liệu đơn lẻ hoặc đồng lắng đọng vật liệu (co-evaporation) bằng cách kiểm soát đồng thời nhiều nguồn nhiệt điện trở ở quy mô nhỏ.