熱力學中以熱平衡概念為基礎對溫度作出定義的定律。通常表述為：與第三個系統處於熱平衡狀態的兩個系統之間，必定處於熱平衡狀態。圖中A、B、C為3個品質和組成固定，且與外界完全隔絕的熱力系統。將其中的B、C用絕熱壁隔開，同時使它們分別與A發生熱接觸。待A與B和A與C都達到熱平衡時，再使B與C發生熱接觸。這時B和C的熱力狀態不再變化，這表明它們之間在熱性質方面也已達到平衡。第零定律表明，一切互為熱平衡的系統具有一個數值上相等的共同的宏觀性質──溫度。溫度計所以能夠測定物體溫度正是依據這個原理。