液体と加熱面との間に蒸気膜が介在し，加熱面から蒸気膜を通して伝えられる熱により，蒸気膜に蒸発が起こる沸騰モードを膜沸騰と呼ぶ．一方，加熱面と直接に接する液体が気泡生成を伴いながら沸騰する形態を核沸騰と呼ぶ．核沸騰は，沸騰熱伝達において加熱面の過熱度（加熱面温度と液体の飽和温度との差）が小さい場合に現れ，膜沸騰は過熱度が大きい場合に現れる．一般に膜沸騰における蒸気膜の厚さは薄いが，蒸気の熱伝導率は小さいので蒸気膜が熱抵抗となり，膜沸騰における熱伝達率は核沸騰に比べてかなり低い．したがって，膜沸騰を積極的に利用することは少ないが，鋼材やロケットノズルの冷却などのように，液体の飽和温度より十分に高い温度にある物体を冷却する場合に不可避的に現れる．膜沸騰は，気液界面の性状により熱伝達が異なり，平滑界面膜沸騰と波状界面膜沸騰とに大別され，平均熱伝達率は後者のほうが高い．また，膜沸騰熱伝達は，核沸騰熱伝達と異なり，加熱面形状あるいは液体速度や温度に影響を受ける．