17世纪，物质原子论的思想得到复兴，热是某种特殊物质实体的观点也得到流传。1638年，法国学者伽桑狄（1592年～1655年）以极大的热情重新发掘和宣传了古代的原子论思想。他假设各种物质都是由大量在各个方向运动的坚硬粒子所组成；各种不同物质粒子的不同形状使它们以不同形式进行结合，并表现出不同的特性。他用这个假说对物质三态的区别进行了解释：在固体内部，硬粒子结合得很紧密，粒子之间强大的力使它们保持着确定的规则排列；在液体内部，相距较近的粒子之间的力使它们不易分散开来；在气体中，相距很远的粒子之间不存在相互作用力，各个粒子作自由运动。伽桑狄认为热和冷也都是由特殊的“热原子”和“冷原子”引起的，这就走向了通向热质说的道路。波义耳则站在早期的热动说和热质说的交叉路口上，他在物理学研究中倾向于热是运动，而在化学研究中又倾向于热是微粒。
早期的热动说只是一种哲学学说，缺乏精确的实验根据，当对热的研究走向实验阶段时，就不可避免地出现了热质说，即把热看作是一种物质，一种特殊状态的“无重物质”，即热质（或热素）。热质的多少和在物体之间的流动就会改变物体热的程度。纵观历史，在整个17世纪和18世纪初无论是热质说还是热动说，都没有牢固的确立，因为一方面热学中的某些重要概念（如热与温度的区别、比热、潜热等），还没有严格肯定，再者计温术和量热学尚不完善。
17世纪热质说初步形成之后，在18世纪到19世纪初得到极大的发展，达到了它的全盛时期，其主要代表人物是英国学者布莱克，他比较成功地回答了热质说流传和发展过程中遇到的混合热是否守恒、潜热与摩擦生热等问题，使热质说形成了比较系统的理论。
在混合热是否守恒的问题上，起初人们还不能把温度与热量这两个概念区分开来。比如同体积的40℃的水和80℃的水相混合，两杯水的温度均为60℃，在热质说看来，这是极容易解释的，因为热质是不灭的，两杯水一共含有40＋80＝120个单位的热质，混合后每杯平均60个单位，它们的温度均为60℃。可是当把100℃的水与同体积的150℃的水银混合后，其平均温度不是所预料的125℃而是120℃。这个现象看起来同热守恒相矛盾，并会导致热质消灭的结论。为了解决这一困难，布莱克提出了“比热”的概念，由于水银的比热小，所以水银下降了30℃所放出的热量，只能使水上升20℃，这就维持了混合热守恒定律。
这样在当时热质说与热动说的论战中，极有力地使热作为一种物质的观念占了上风。热的物质论基于热的守恒这一思想，是因为那个时代大多数实验都是在非常特殊的条件下进行的，从而得出热是守恒量的结论。并认为热是一种实体物质，它不能创生也不能被消灭，但可以从一个物体流向另一物体。
在潜热问题上，当时人们发现0℃的冰变成0℃的水时，需要加热，但温度未变，似乎一部分热凭空消失了；而当0℃的水变成0℃的冰时，温度也未变，却放出了热量，似乎这部分热量又凭空产生了。这个现象也是早期的热质说无法解释的。为了让这些事实和现象能归纳到热质说的理论体系中，布莱克又提出了“潜热”的概念。他认为冰化水时所吸收的一部分热被束缚在物体内部，所以不表现为温度。而当水结冰时，这部分潜热又被释放出来，从而这些现象又可成功地用热质说来解释。对于摩擦生热现象，早期的热质说也无法解释。
1744年俄国的罗蒙洛索夫（1711年～1765年）用摩擦生热的现象来反对热质说。他说，在冰冷的冬天，好像不该有热质了，可是为什么两只冰冷的手相摩擦就会生热呢？这热质是从哪儿来的？布莱克运用潜热概念认为物体通过摩擦把内部的潜热挤出来了。布莱克不愧是一位修补大师，这样经过他对热质说的多次修改与补充，使热质说形成了比较系统的理论。它的基本观点是：①热质是一种微小的、看不见的物质微粒。拉瓦锡的说法是：“热质或光是非常微细的、非常有弹性但没有重量的流体，它由四面八方包围我们的星球，或难或易地渗透到一切物体和它的组成部分里。”②不同的物体有不同的比热，是因为物体对热质的吸收能力不同。③物态变化时，要吸收或放出潜热，当热质处于潜热状态时，不表现为温度，当热质处于自由状态时，就表现为温度。④摩擦与碰撞能把处于潜伏状态的热质挤出来，所以摩擦与碰撞能生热，或者说摩擦可以减小物体的比热。⑤热质具有相互排斥的本性，所以热质能从高温物体流向低温物体，物体受热就会膨胀。⑥物体的热传导过程就是热质的流动过程，但总的热量是守恒的，因为热质既不能创造，也不能消灭。
热质说能说明和解释一些热现象，在历史上曾起到一定作用。瓦特在热质说和潜热的理论基础上改进了蒸汽机，卡诺在热质说的基础上研究了热力学。恩格斯说：“被热质说所统治的物理学却发现了一系列非常重要的热学定律。”所以，1738年法国科学院就热的本质问题征奖，三名获奖者全都主张热质说。
可以说，18世纪是热质说的极盛时期，在与热动说的论战中明显地占了上风。可是到了18世纪末，热质说又遇到了一些难题：热质是否有重量？如何解释某些物体的热缩冷胀现象？为什么摩擦能源源不断地产生热？而对这些问题热质说又受到了新的严峻挑战。
