З освоєнням нових наукоємких технологій розширюється і ускладнюється коло завдань з дослідження процесів теплопередачі.

Потребує подальшого розвитку теорія складного теплообміну, обумовленого перенесенням тепла конвекцією, випромінюванням і теплопровідністю, турбулентного перенесення тепла, маси і кількості руху в нестаціонарних умовах.

Порівняно новим напрямом в дослідженні завдань конвективного теплообміну є вирішення так званих спряжених задач, коли на відміну від традиційного вивчення теплообміну твердого тіла з потоком рідини розглядається взаємопов'язана задача перенесення тепла в рідинах і твердих тілах.

Такий підхід був застосований вперше в 70–80-х роках минулого століття. Наприклад, при конструюванні теплообмінного устаткування з розвиненою поверхнею (оребрена стінка) зазвичай застосовують інженерні методики теплового і гідравлічного розрахунку, засновані на усереднених по поверхні коефіцієнтах тепловіддачі та гідравлічних опорах, які, як правило, визначаються експериментальним шляхом. Підвищені вимоги до розробки сучасних теплообмінних пристроїв змушують знаходити і розвивати більш уточнені методики розрахунку теплообмінних процесів. Облік інтегральних характеристик течії і теплообміну, на які традиційно спираються інженерні методики, не дозволяє оптимально вибрати розміри оребрення і теплообмінника в цілому. Тому останніми роками розвиваються методи розрахунку теплообмінного устаткування з використанням локальних характеристик, адекватно відображаючих реальні умови течії і теплообміну. Такі характеристики можуть бути отримані при постановці та вирішенні спряжених задач.

У зв'язку з широким впровадженням кріогенної техніки істотно просунулися роботи з дослідження теплообміну випромінюванням при кріогенних температурах стосовно надпровідних пристроїв і кріостатів для створення ефективної вакуумно-порошкової багатошарової ізоляції. Тут розглядається комбінований радіаційно-конвективний теплообмін.

Розробляються уточнені, з використанням комп'ютерних програм методи аналізу теплообміну в топкових пристроях. Розвиваються розрахункові прийоми, які дозволяють отримати повнішу інформацію про тепловий стан топок, що дає можливість поліпшити їх конструктивні рішення і режимний характер роботи.

Проаналізовані нові явища при теплообміні: вільна конвекція у випадку нагріву зверху (вектори потоку тепла і сили гравітації збігаються), термоконвективні хвилі й т.ін. Актуальним залишається детальніше вивчення методів інтенсифікації теплообміну (додавання у потік рідини поверхнево-активних речовин, створення пульсацій рідини, вібрація поверхонь нагріву та ін.).

Розвиток теорії теплопередачі, розробка сучасних інженерних методів розрахунку теплообмінного устаткування залишаються актуальним завданням для переходу до нових наукоємких інноваційних технологій.