在地球上，人類曾經在南極記錄到了最低的自然溫度，達到了零下89.2攝氏度（-89.2 ℃）。不過，人類可以製造出比這更低的溫度。以常見的液氮為例，其溫度僅為-196 ℃，氮分子在這種低溫下呈現為液態。液氫是火箭常用的一種燃料，其溫度更是低至-253 ℃。
那麼，溫度最低可以冷到什麼程度呢？物質是由各種粒子構成的，粒子的永不停歇熱運動給予了物質溫度。因此，粒子的動能越大，它們所組成物體的溫度也就會越高。雖然粒子的最快速度是有限的光速，但由於相對論效應，粒子的動能可以是無限的，所以溫度可以無限升高。不過，目前的物理學所能描述的最高溫度是普朗克溫度，其大小約為1.42×10^32度，這個溫度只在138億年前宇宙大爆炸的一瞬間達到過。對於普朗克溫度以上的狀態，現代物理學還無法描述，只能等待未來量子力學的創立。
另一方面，如果要讓溫度變得足夠低，就要讓粒子的動能變得足夠小。那麼，粒子的動能最小是多少呢？顯然，當粒子不再運動時，動能為零時是最小值。此時，溫度也會降到最低，對應的溫度被稱為絕對零度，其大小為-273.15 ℃（或者0 K），這是根據實驗結合理論推導出來的結果。正因為如此，溫度不會無限降低，絕對零度是溫度的下限。
宇宙在最初時刻達到過普朗克溫度，但絕對零度無論如何都達不到。經過138億年的膨脹冷卻，目前整個宇宙的平均溫度為-270.42 ℃（宇宙微波背景輻射的溫度），仍然比絕對零度高了2.73度。目前已知最接近絕對零度的溫度是在實驗室中實現的，物理學家把一塊金屬銠冷卻到了-273.1499999999 ℃，但仍然高出絕對零度0.0000000001度，就是無法達到絕對零度。那麼，為什麼溫度不能冷卻到絕對零度？
愛因斯坦的相對論表明，宇宙中不存在絕對靜止的參照系，任何物體都存在某種運動，靜止只是相對的。另一方面，量子力學表明，粒子不會停止運動，否則它們的位置和動量就能同時被精確測量出來，從而違背不確定性原理。因此，粒子的動能始終大於零，溫度始終會高於絕對零度。如果宇宙達到絕對零度又會怎樣？首先，當溫度達到絕對零度時，現代物理學的兩大基石——相對論和量子力學都會崩潰，這與超過普朗克溫度的情況一樣。不僅如此，就連時間和空間的意義都會消失。
在絕對零度的宇宙中，一切能量都會完全耗盡，空間中沒有任何能量，宇宙不再發生任何變化，時間完全停止，或者說時間變得沒有意義。那麼，宇宙真的會耗盡所有能量嗎？熱力學第二定律，即熵增原理表明，宇宙最終確實會耗盡能量，但不是所有能量，而是有用能量，它們都轉變成熱能。到了那時，宇宙將保持最低但非零的能量狀態，溫度最終達到了熱平衡，但不是絕對零度。
宇宙將會停止運轉，這就是宇宙的一種可能結局——熱寂。如果質子衰變真的出現，那麼，經過10^100年後，宇宙將會迎來這樣的結局。當然，對於人類乃至宇宙而言，這個時間是在十分久遠的未來。
