熱力滅菌時最可靠而普遍應用的滅菌法，包括濕熱滅菌和干熱滅菌法。
1．濕熱滅菌法
在同樣的溫度下，溫熱的殺菌效果比干熱好，其原因有：①蛋白質凝固所需的溫度與其含水量有關，含水量愈大，發生凝固所需的溫度愈低。濕熱滅菌的菌體蛋白質吸收水分，因較大同一溫度的干熱空氣中易于凝固。②溫熱滅菌過程中蒸氣放出大量潛熱，加速提高濕度。因而濕熱滅菌比干熱所要溫度低，如在同一溫度下，則濕熱滅菌所需時間比干熱短。③濕熱的穿透力比干熱大，使深部也能達到滅菌溫度，故濕熱比干熱收效好。
濕熱滅菌法包括有：
（1）煮沸法：煮沸100℃，5分鐘，能殺死一般細菌的繁殖體。許多芽胞需經煮潮5～6小時才死亡。水中加入2%碳酸鈉，可提高其沸點達105℃。既可促進芽胞的殺滅，又能防止金屬器皿生銹。煮沸法可用于飲水和一般器械（刀剪、注射器等）的消毒。
（2）流通蒸汽滅菌法：利用100℃左右的水蒸汽進行消毒，一般采用流通蒸汽滅菌器（其原理相當于我國的蒸籠），加熱15到39分鐘，可殺死細菌繁殖體。消毒物品的包裝不宜過大、過緊以利于蒸汽穿透。
（3）間歇滅菌法：利用反復多次的流通蒸汽，以達到滅菌的目的。一般用流通蒸汽滅菌器，100℃加熱15～30分鐘，可殺死其中的繁殖體；但芽胞尚有殘存。取出后放37℃孵箱過夜，使芽胞發育成繁殖體，次日再蒸一次，如此連續三次以上。本法適用于不耐高溫的營養物（如血清培養基）的滅菌。
（4）巴氏消毒法（Pasteurization）：利用熱力殺死液體中的病原菌或一般的雜菌，同時不致嚴重損害其質量的消耗方法。由巴斯德創用以消毒酒精類，故名。加溫61.1～62.8℃半小時，或71.7℃15～30秒鐘。常用于消毒牛奶和酒類等。
（5）高壓蒸汽滅菌法：壓力蒸汽滅菌是在專門的壓力蒸汽滅菌器中進行的，是熱力滅菌中使用最普遍、效果最可靠的一種方法。其優點是穿透力強，滅菌效果可靠，能殺滅所有微生物。
目前使用的壓力滅菌器可分為兩類：下排氣式壓力滅菌器和預真空壓力滅菌器。適用于耐高溫、耐水物品的滅菌。
2．干熱滅菌法
干熱滅菌比濕熱滅菌需要更高的溫度與較長的時間。
（1）干烤：利用干烤箱，加熱160～180℃2小時，可殺死一切微生物，包括芽胞菌。主要用于玻璃器皿、瓷器等的滅菌。
（2）燒灼和焚燒：燒灼是直接用火焰殺死微生物，適用于微生物實驗室的接種針等不怕熱的金屬器材的滅菌。焚燒是徹底的消毒方法，但只限于處理廢棄的污染物品，如無用的衣物、紙張、垃圾等。焚燒應在專用的焚燒爐內進行。
(3) 紅外線：紅外線輻射是一種0.77～1000微米波長的電磁波,有較好的熱效應,尤以1～10微米波長的熱效應最強。亦被認為一種干熱滅菌。紅外線由紅外線燈泡產生,不需要經空氣傳導，所以加熱速度快，但熱效應只能在照射到的表面產生，因此不能使一個物體的前后左右均勻加熱。紅外線的殺菌作用與干熱相似，利用紅外線烤箱滅菌的所需溫度和時間亦同于干烤。多用于醫療器械的滅菌。
人受紅外線照射較長會感覺眼睛疲勞及頭疼；長期照射會造成眼內損傷。因此，工作人至少應戴能防紅外線傷害的防護鏡。
（4）微波：微波是一種波長為1毫米到1米左右的電磁波，頻率較高，可穿透玻璃、塑料薄膜與陶瓷等物質，但不能穿透金屬表面。微波能使介質內雜亂無章的極性分子在微波場的作用下，按波的頻率往返運動，互相沖撞和磨擦而產生熱，介質的溫度可隨之升高，因而在較低的溫度下能起到消毒作用。一般認為其殺菌機理除熱效應以外，還有電磁共振效應，場致力效應等的作用。消毒中常用的微波有2450MHZ與915MHZ兩種。微波照射多用于食品加工。在醫院中可用于檢驗室用品、非金屬器械、無菌病室的食品食具、藥杯及其它用品的消毒。
微波長期照射可引起眼睛的晶狀混濁、睪丸損傷和神經功能紊亂等全身性反應，因此必須關好門后才開始操作。