Bản chất của phương pháp xử lý đá quý bằng nhiệt là sử dụng nhiệt độ cao và môi trường thích hợp tác dụng lên đá quý, làm thay đổi tính chất (trạng thái hóa trị) và đặc điểm phân bố của các nguyên tố tạo màu trong viên đá, dẫn đến sự thay đổi về màu sắc và độ tinh khiết của đá quý.

Ngày nay, phương pháp xử lý nhiệt được hầu hết các nước sử dụng để nâng cấp chất lượng đá quý vì những lý do sau đây:

• Phương pháp xử lý nhiệt chỉ làm điều mà tự nhiên đã làm, tức là mô phỏng đúng những gì đã diễn ra trong tự nhiên.
• Nếu viên đá tiếp tục nằm sâu trong lòng đất, trong nó cũng sẽ diễn ra những thay đổi như trong quá trình xử lý nhiệt.
• Màu sắc tạo nên sau khi xử lý nhiệt là ổn định dưới tác dụng của nhiệt độ và theo thời gian.
• Trong quá trình xử lý nhiệt không có chất gì được cho thêm, cũng như không có gì được lấy ra khỏi viên đá. Cấu trúc của viên đá vẫn được bảo tồn.
• Phương pháp này không gây hại gì đối với sức khỏe con người.

Đây là phương pháp xử lý truyền thống, đã được con người áp dụng từ hàng trăm năm nay.

Để xử lý nhiệt đá quý, người ta có thể sử dụng các loại lò đốt khác nhau, từ những lò thủ công đơn giản nhất đến các loại lò hiện đại nhất với những chương trình xử lý tự động. Tùy thuộc vào nguồn nhiệt mà ta có các loại đốt như sau:

• Lò điện. Đây là kiểu lò được sử dụng nhiều nhất hiện nay trên thế giới
• Là gas
• Lò dầu
• Lò than

Môi trường xử lý có thể là môi trường oxi hóa hoặc  môi trường khử. Để tạo được môi trường thích hợp người ta có thể thổi khí (oxi hoặc hydro) trực tiếp vào buồng đốt hoặc sử dụng các loại hóa chất khác nhau trộn lẫn với đá quý trong quá trình nung.

Một quy trình công nghệ xử lý nhiệt đá quý nói chung gồm các công đoạn sau đây:

• Làm sạch mẫu trước xử lý
• Phân loại và tuyển chọn mẫu
• Xác định các thông số xử lý (nhiệt độ cực đại, tốc độ tăng giảm nhiệt độ, thời gian ủ nhiệt…)
• Chuẩn bị các chất phụ gia, nạp cốc nung
• Nung xử lý
• Làm sạch mẫu sau khi nung

Phương pháp xử lý nhiệt hiện nay được con người sử dụng để nâng cấp chất lượng các loại đá quý sau đây:

Ngoài kỹ thuật xử lý nhiệt thông thường, gần đây công nghệ này đã có những bước tiến mới. Đó là kỹ thuật xử lý nhiệt kèm theo khuếch tán chất tạo màu vào ruby, saphir (heat treatment with diffusion). Kỹ thuật xử lý kim cương nhóm không màu ở nhiệt độ và áp suất cao (high temperature, high pressure – HTHP) do hãng General Electrics thực hiện (kim cương GE)