Unter Physikern gibt es keinen einheitlichen Wert für eine maximal mögliche Temperatur. Nach den derzeit besten Schätzungen einer vollständigen Physiktheorie ist es die Planck-Temperatur oder 1.41679 x 1032 Kelvin. Dies entspricht etwa 2.538 x 1032° Fahrenheit. Da die aktuellen Theorien der Physik jedoch unvollständig sind, ist es möglich, dass es heißer werden könnte.
Die Antwort, die ein typischer Physiker auf diese Frage gibt, hängt von seiner impliziten Meinung über die Vollständigkeit der aktuellen physikalischen Theorien ab. Die Temperatur ist eine Funktion der Bewegung von Teilchen. Wenn sich also nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit bewegen kann, kann das Maximum als ein Gas definiert werden, dessen atomare Bestandteile sich jeweils mit Lichtgeschwindigkeit bewegen. Das Problem ist, dass es unmöglich ist, in diesem Universum Lichtgeschwindigkeit zu erreichen; Lichtgeschwindigkeit ist eine Größe, die nur asymptotisch angefahren werden darf. Je mehr Energie einem Teilchen zugeführt wird, desto näher kommt es der Bewegung mit Lichtgeschwindigkeit, obwohl es es nie vollständig erreicht.
Mindestens ein Wissenschaftler hat vorgeschlagen, die maximal mögliche Temperatur als das zu definieren, was jemand erreichen würde, wenn er die gesamte Energie des Universums aufnimmt und sie in die Beschleunigung des leichtesten Teilchens, das sie finden kann, so nah wie möglich an die Lichtgeschwindigkeit bringt. Wenn dies zutrifft, könnten Entdeckungen über Elementarteilchen und die Größe/Dichte des Universums relevant sein, um die richtige Antwort auf die Frage zu finden. Wenn das Universum unendlich ist, gibt es möglicherweise keine formal definierte Grenze.
Auch wenn eine unendliche Temperatur möglich ist, ist es möglicherweise unmöglich, sie zu beobachten, was sie irrelevant macht. Nach Einsteins Relativitätstheorie gewinnt ein auf Lichtgeschwindigkeit beschleunigtes Objekt enorm an Masse. Deshalb kann keine Energiemenge ausreichen, um ein Objekt, auch nicht ein Elementarteilchen, auf Lichtgeschwindigkeit zu beschleunigen – am Limit wird es unendlich massiv. Wird ein Teilchen auf eine bestimmte Geschwindigkeit nahe der Lichtgeschwindigkeit beschleunigt, gewinnt es genug Masse, um zu einem Schwarzen Loch zu kollabieren, sodass Beobachter keine Aussagen über seine Geschwindigkeit machen können.
Die Planck-Temperatur wird in diesem Universum nach einigen Theorien unter mindestens zwei getrennten Bedingungen erreicht. Der erste trat nur einmal auf, 1 Planck-Zeit (10-43 Sekunden) nach dem Urknall. Zu dieser Zeit existierte das Universum in einem fast perfekt geordneten Zustand mit einer Entropie nahe Null. Es könnte sogar eine Singularität gewesen sein, ein physikalisches Objekt, das nur durch drei Größen beschrieben werden kann: Masse, Drehimpuls und elektrische Ladung. Der Zweite Hauptsatz der Thermodynamik besteht jedoch darauf, dass die Entropie (Unordnung) eines geschlossenen Systems immer zunehmen muss. Dies bedeutet, dass das frühe Universum nur eine Richtung hatte – die der höheren Entropie – und einen fast augenblicklichen Zusammenbruch durchmachte.
Die zweite Reihe von Bedingungen, die die Planck-Temperatur erzeugen können, sind diejenigen, die in den letzten Momenten des Lebens eines Schwarzen Lochs auftreten. Schwarze Löcher verdampfen langsam aufgrund von Quantentunneln durch Materie neben der Oberfläche des Schwarzen Lochs. Dieser Effekt ist so gering, dass ein typisches Schwarzes Loch 1060 Jahre brauchen würde, um seine gesamte Masse abzustrahlen, aber kleinere Schwarze Löcher, wie solche mit der Masse eines kleinen Berges, brauchen möglicherweise nur 1010 Jahre, um zu verdampfen. Wenn ein Schwarzes Loch Masse und Oberfläche verliert, strahlt es schneller Energie ab, erwärmt sich dabei und strahlt im letzten Moment seiner Existenz so schnell Energie ab, dass es kurzzeitig die Planck-Temperatur erreicht.