電子の速度分布がボルツマン分布に従い、温度 T で特徴づけられるプラズマ。これに対して、非熱的なプラズマは、べき乗で近似できるエネルギー分布をもつ。電子の速度分布がボルツマン分布をしていない場合も、エネルギーとともに指数関数的に強度が減る場合は、熱的なプラズマと見なされる。天体物理学ではしばしば、そのスペクトルから、放射体が熱的プラズマであるかどうかが判定される。熱電子も参照。