导热油的热稳定性是导热油性能中最重要的物理性质，是它与其他油品相区别的主要使用性能指标。它是指在规定的试验温度及时间条件下，在隔绝空气的状态中，因受热发生热裂解和热聚合时所表现出的稳定性。某一特定的产品，其稳定性取决于它的组成、纯度、精制深度和馏程范围。热稳定性不同，其使用中热裂解和热聚合的程度也不同。裂解反应所产生的小分子低沸物，易使系统产生气阻，使泵产生气蚀，同时还会造成油品过多地蒸发损耗及对环境的污染；热聚合反应则产生大分子高沸物，它逐渐沉积于加热器和加热管道表面，形成积炭而影响加热系统的传热效率和对温度的控制。导执油只有具备良好的热稳定性，才能保证其在高温下持续安全运行，并具备较长的使用寿命。
        导热油的热稳定性取决于分子中苯环、萘环、联苯、苯甲基及直链烃基的基本化学结构的耐热性和侧链烷基结合的强弱；另外一个不容忽视的因素是，导热油中所含有的微量氧化物、金属杂质及因制造过程中精制的不充分而残留的杂质，加速了导热油的劣化，对其稳定性也有一定影响。不同类型的导热油其热稳定性也不同。矿物型导热油，因其由多个单组分组成，其热稳定性由最低的组分决定，由于原始产物组成不同，所以有一定的分散范围和相应的安全性；由同分异构物(如芳烃类)合成的导热油，因其混合物有存在不同结构，且通常具有相同的组成，其热稳定性受分子结构中支链种类排列状况的影响；由单一物质或有简单混合物组成的导热油(如联苯和联苯醚)，其热稳定性最高。
        导热油在使用过程中，热裂解和热聚合反应始终存在，其组成也永远处于变化之中，这是不可逆转的，但可通过合理的选油和科学的运行管理，使其变化程度和使用寿命得以控制。