量子熱的基本原理包括量子態的概念、運動多項式、理論概念與觀測化學量之間的對應規則和數學原理。
在數量上
在量子力學中，數學系統的狀態由波函數表示，波函數的任何線性疊加總是代表系統的一種可能狀態。 狀態隨時間的變化遵循線性微分方程，多項式預測系統的行為量子物理學理論理論，數學量由滿足一定條件、代表一定運算的算子來表示； 檢測數學系統在某種狀態下的某個數學量的運算對應于表示該量的算子對其波函數的作用； 檢測的可能值由算子的固有多項式確定，檢測的期望值由包含算子的積分多項式估計。
波函數的平方表示作為其變量的數學量出現的概率。 根據這一基本原理并結合其他必要的假設，量子熱可以解釋原子和亞原子的各種現象。
量子熱的解釋涉及很多哲學問題，其核心是因果關系和化學實在性。 根據動力熱意義上的因果律，量子熱的運動多項式也是因果律多項式。 當系統某一時刻的狀態已知時，根據運動多項式就可以預測其未來和過去任意時刻的狀態。
但量子熱的預測與經典化學運動多項式（粒子運動多項式和波多項式）的預測本質上是不同的。 在經典化學理論中，系統的檢測不會改變其狀態，它只有一次變化量子物理學理論理論，并根據運動多項式演化。 因此，運動多項式可以對決定系統狀態的熱量做出明確的預測。
但在量子熱力學中，系統的狀態有兩種
一是系統狀態按照運動多項式演化，是可逆變化； 另一個是檢測改變系統狀態的不可逆變化。 因此，量子熱不能對決定狀態的化學量給出明確的預測，而只能給出數學量取值的概率。 從這個意義上說，經典化學的因果律在微觀領域是失效的。
據此，一些化學家和哲學家得出結論，量子熱維持因果關系，而另一些人則認為量子熱的因果關系反映了一種新型因果關系——概率因果關系。 在量子熱學中，代表量子態的波函數是在整個空間中定義的，并且狀態的任何變化都是在整個空間中同時實現的。
量子熱表明，微觀化學現實既不是波也不是粒子，而真正的現實是量子態。 真實態分解為隱態和顯態是由檢測引起的，這里只有顯態才符合經典化學的真正含義。 微觀系統的真實性還表現在其不可分離性。 量子熱學將研究對象及其環境視為一個整體，它不允許將世界視為由分離的、獨立的部分組成。 關于遙遠粒子相關實驗的推論也定量地支持了量子態不可分離的想法。