Een warmtewisselaar is een apparaat dat warmte van een vloeistof of gas gescheiden overbrengt naar een ander medium.
Via de toepassing van een warmtewisselaar kan worden bespaard op ruimteverwarming door warmteterugwinning waarbij warmte aan de lucht uit een gebouw wordt onttrokken om er daarna de binnenstromende verse lucht mee te voorverwarmen. Ook in bijvoorbeeld een combiketel zit een warmtewisselaar die van heet CV-water warm tapwater maakt. Technisch gezien is de ketel zelf eigenlijk ook een warmtewisselaar – de thermische energie (warmte) van het verbrandingsgas wordt opgenomen door het water. In de industrie wordt veelal stoom of thermische olie gebruikt als warmtemedium.
Een ideale warmtewisselaar koelt het eerste medium af tot de temperatuur waarmee de tweede instroomt en warmt het tweede medium op tot de temperatuur waarmee het eerste medium instroomt of tot een lagere temperatuur maar dan in een grotere hoeveelheid. Dit ideaal kan benaderd worden met het tegenstroomprincipe.