Definicija toplinskog vala jest da je to razdoblje pretjerano vrućeg vremena. Dodatno, takvo vrijeme može biti popraćeno visokom vlažnosti zraka, zbog velikog isparavanja, posebice u oceanskim zemljama. Pri određivanju kriterija koji neki val vrućina čine toplinskim valom uzimaju se u obzir uobičajene temperature tog područja, koje su normalne za trenutno prisutno godišnje doba. Primjerice, visoke temperature u ekvatorskom pojasu, koje su normalne za to područje, u sjevernijim područjima se smatraju opasnim toplinskim valom.
Osim što takva vremenska razdoblja mogu imati katastrofalan utjecaj na zdravlje ljudi, pa izazvati i smrti, katastrofalno utječu i na životinje, usjeve te opskrbu energijom (npr. zbog povećane upotrebe klima uređaja).