物質の特性を利用して、熱から電気、または電気から熱を発生させる現象の総称。このような現象を生み出す物質（導体または半導体）を熱電変換材料と呼ぶ。
主な現象には、熱電変換材料に温度差を与えることで電気を生み出す「ゼーベック効果」と、両端に電極を接合した熱電変換材料に電気を流すことで、接合面に放熱（加熱）または吸熱（冷却）を発生させる「ペルチェ効果」がある。ゼーベック効果は人工衛星の発電モジュール、ペルチェ効果はワインセラーの温調システムなどに利用されてきた
最近は、エネルギー利用の効率化やCO2削減などの観点から、ゼーベック効果を利用した技術に注目が集まっている。ただし、ゼーベック効果を利用した発電については、「材料が高価なこと」、「一般利用するには発電効率が悪いこと」などが課題として残っている。このため、発電効率のよい新素材の開発や、大量生産化によるコスト低下などの取り組みが行われている。
