Το σύνολο των θερμικών συνθηκών που επικρατούν σε έναν εργασιακό χώρο, συναρτήσει των εργασιών που εκτελούνται, ορίζονται ως το μικροκλίμα του. Το μικροκλίμα αυτό επιδρά αναπόφευκτα στους ομοιοστατικούς μηχανισμούς του σώματος, δηλαδή στη θερμοκρασιακή ισορροπία του. Η διατάραξη της θερμοκρασιακής ισορροπίας οδηγεί σε θερμική καταπόνηση είτε λόγω θερμικού στρες (heat stress) είτε λόγω ψυχρού στρες (cold stress). Ο άνθρωπος, ως ομοιόθερμος οργανισμός, διατηρεί μέσω της ομοιόστασης σταθερή τη θερμοκρασία του σώματός του, συνήθως γύρω στους 37,0°C ± 0,5°C, επιτυγχάνοντας έτσι θερμικό ισοζύγιο. Για την επίτευξη του θερμικού ισοζυγίου ο οργανισμός ενεργοποιεί δύο βασικούς ομοιοστατικούς μηχανισμούς: τη θερμοαποβολή (σε συνθήκες θερμικής επιβάρυνσης) και τη θερμογένεση (σε συνθήκες ψυχρής επιβάρυνσης). Αξίζει να σημειωθεί ότι η θερμογένεση και η θερμοαποβολή πραγματοποιούνται συνεχώς και ταυτόχρονα· ωστόσο, ανάλογα με τις περιβαλλοντικές συνθήκες, εντείνεται η λειτουργία της μίας ή της άλλης, με σκοπό τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος γύρω στους 37°C. Η θερμική αυτή ισορροπία υπολογίζεται μέσω εξίσωσης (PHS model), η οποία αποτελεί εργαλείο προσδιορισμού της θερμικής καταπόνησης όπως υποδεικνύεται μέσα στο ISO 7933:2028. Παρακάτω παρουσιάζεται μια απλοποιημένη μορφή αυτής της εξίσωσης με σκοπό την κατανόηση του διαμόρφωσης του θερμικού ισοζυγίου: 

Το στενό αυτό φάσμα της θερμοκρασίας του σώματος είναι απολύτως απαραίτητο προκειμένου να συντελεστούν οι βιοχημικές και κυτταρικές διεργασίες, από τις οποίες εξαρτώνται οι σωματικές λειτουργίες. Κατά τη φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού, μέσω του μεταβολισμού έχουμε την μετατροπή της χημικής ενέργειας των τροφών σε μεταβολική ενέργεια σε κυτταρικό επίπεδο. Η μεταβολική ενέργεια αυτή διοχετεύεται στις μυϊκές ίνες. Οι μυες αξιοποιούν τη μεταβολική ενέργεια για να συσπαστούν παράγοντας έτσι έργο (κινητική και δυναμική ενέργεια) απελευθερώνοντας ταυτόχρονα θερμική ενέργεια. Σκοπός είναι αυτή η θερμική ενέργεια να αποβάλλεται ώστε να αποφευχθεί η θερμική καταπόνηση λόγω συσσώρευσής της  στο σώμα. Εκτός από τη θερμική ενέργεια που παράγεται ενδογενώς μέσω του μεταβολισμού, ο ανθρώπινος οργανισμός μπορεί να προσλαμβάνει επιπλέον θερμότητα από το περιβάλλον μέσω των μηχανισμών της αγωγής και της μεταφοράς, καθώς και μέσω της απορρόφησης θερμικής ακτινοβολίας από το περιβάλλον. Ο μόνος τρόπος αποβολής θερμότητας από το σώμα είναι μέσω του ιδρώτα (προς το θερμικό περιβάλλον) ή μέσω ακτινοβολίας, μεταφοράς και αγωγής (προς ψυχρό περιβάλλον). Όταν οι εξωτερικές συνθήκες επιτρέπουν τη διατήρηση της θερμοκρασίας του σώματος στους 37°C, τότε ο εργαζόμενος βρίσκεται σε κατάσταση θερμικής άνεσης (ουδέτερη ζώνη ή ζώνη θερμικής άνεσης). 
Σ’ ένα θερμικά ουδέτερο περιβάλλον, η παραχθείσα θερμότητα βρίσκεται σε ισορροπία με την αποβληθείσα, επιτυγχάνοντας έτσι ένα ιδανικό θερμικό ισοζύγιο, γνωστό και ως θερμική άνεση. Για να διαπιστωθεί η θερμική άνεση, του εργαζομένου, εξετάζονται και αναλύονται διάφοροι λειτουργικοί παράγοντες, που συνδέονται με το περιβάλλον εργασίας, όπως η θερμοκρασία, η ταχύτητα του αέρα, η υγρασία, η θερμική ακτινοβολία, καθώς και στοιχεία που αφορούν το ίδιο το άτομο, όπως τα ρούχα, η κατάσταση της υγείας, η ιδιοσυγκρασία και οι δραστηριότητές του. 
Αντίθετα, όταν ο εργαζόμενος βρεθεί σε επιβαρυμένους θερμικά εργασιακούς χώρους, όπου οι ομοιοστατικοί μηχανισμοί δεν επαρκούν ώστε να διατηρηθεί η ισορροπία μεταξύ προσλαμβανόμενης και αποβαλλόμενης θερμότητας, η κατάστασή του μετατρέπεται από κατάσταση θερμικής ισορροπίας σε κατάσταση θερμικής καταπόνησης. Ειδικότερα, η έκθεση σε θερμό εργασιακό περιβάλλον συντελεί στο θερμικό στρες, ενώ εκείνη σε κρύο, στο ψυχρό στρες. Η παρατεταμένη παραμονή σε θερμό περιβάλλον ενεργοποιεί άμεσα τη διαδικασία εξάτμισης, μέσω του δέρματος (ιδρώτας) και του αναπνευστικού βλεννογόνου, καθώς και την περιφερική αγγειοδιαστολή. Αντίστοιχα, η έκθεση στο κρύο ενεργοποιεί άμεσα την περιφερική αγγειοσυστολή, το μυϊκό τρέμουλο ενώ κινητοποιούνται αποθέματα γλυκόζης και λίπους.