뉴턴의 냉각 법칙은 물체가 냉각되는 비율은 물체와 그 주위의 온도차에 비례한다는 법칙이다. 온도 θ의 고체 표면에서 온도 t라는 주위 유체에 대한 dt시간의 열전달량 dQ, 또는 dt시간에 냉각하는 온도 dT는 온도차(θ-t)에 비례한다고 하는 뉴턴에 의해 제창된 근사 법칙을 말한다. 열전달량의 시간적 변화 dQ/dt 또는 냉각 속도 dT/dt가 (θ-t)에 비례하므로 열전달 계수를 α로 하면 단위 표면적에 대하여 dQ=α(θ-t)dt와 같은 식이 얻어진다.