Die Wärmespeicherung erfolgt aufgrund der Fähigkeit von Materialien, Wärme aufzunehmen, zu speichern und wieder abzugeben.

Wieviel Wärme ein Stoff speichern kann, hängt von seiner Masse ab. Je schwerer ein Material ist, desto mehr Wärme kann es bei gleichem Volumen speichern. Wasser bildet eine Ausnahme. Wasser ist einer der besten Wärmespeicher und kann etwa vier mal mehr Wärme speichern als die gleiche Menge Beton. Die Wärmespeicherung der Raum- und Umgebungsflächen hat Einfluss auf das Raumklima und die Behaglichkeit. Räume mit massiven Umgebungsflächen (Wände, Decken, Böden) speichern mehr Wärme als leichte Konstruktionen und wirken daher ausgleichend auf Temperaturveränderungen im Raum. Der massiv umschlossene Raum heizt sich beispielsweise bei starker Sonneneinstrahlung nicht zu schnell auf.

Räume mit hoher Wärmespeicherfähigkeit benötigen auch in der Aufheizphase mehr Zeit als Räume mit geringer Wärmespeicherfähigkeit, da die Speichermasse mit erwärmt werden muss.