瞬態熱線法的理論基礎是大介質中的徑向一維非穩態導熱。設有一根半徑為ro的長金屬線源豎直地插入液體中，線源的熱導率大，熱容量近似為零，液體和線源在初始時刻處于熱平衡，設平衡溫度為To，當突然給線源加恒定的熱流q時，熱量完從線源傳遞給被測材料。

Carslaw和Jaeger基于材料對一小、長熱線源恒定熱流的溫度響應給出了熱線法計算材料導熱系數數學解：   （1）式中θ為探頭溫升，T為t時刻探頭溫度，T0為探頭初始溫度，q為加熱功率，λ為樣品導熱系數，α為樣品熱擴散系數，r為測試徑向位置，Ei為指數積分函數，其表達式為：（2）其中μ=r2/4αt，當r2/4αt << 1時，可用其前兩項表示，從而得到：（3）其中歐拉常數C=0.57726。對上式兩端取微分可得到樣品導熱系數： (4)由于探頭具有體積和熱容，因此在探頭開始加熱時，樣品溫升會有個時間滯后，在對數時間—溫升曲線圖上表現為一非線性段，這個時間取決于探針尺寸和結構，之后進入線性段，后曲線將趨于平穩。本儀器采用用篩選數據法取線性段上的數據進行線性擬合，從而得到導熱系數值。當材料的導熱系數已計算出，也就能計算出熱擴散系數。

比熱容通過如下公式計算：

          C=λ/(a*p)

a：熱擴散率，單位m2／s

λ：導熱系數，單位W／(m·K)

p：密度，單位g／m3

C：比熱容，單位KJ／(kg·K)