Värmebehandlingsprocessen innefattar vanligtvis tre processer för uppvärmning, värmebehandling och kylning, och ibland endast uppvärmnings- och kylprocesser. Dessa processer är kopplade till varandra och kan inte avbrytas. Uppvärmning är en av de viktiga processerna för värmebehandling. Det finns många uppvärmningsmetoder för värmebehandling av metall. Den tidigaste användningen av kol och kol som värmekällor ledde till användningen av flytande och gasformiga bränslen. Användningen av el gör att värmen är lätt att kontrollera och ingen miljöförorening. Dessa värmekällor kan användas för direkt uppvärmning såväl som för indirekt uppvärmning via smälta salter eller metaller samt flytande partiklar.
När metallvärmebehandlingen uppvärms utsätts arbetsstycket för luft och oxidation och avkolning sker ofta (dvs. koldioxidhalten på ståldelens yta minskar), vilket har en negativ inverkan på ytegenskaperna hos värme- behandlade delar. Metaller bör allmänt uppvärmas i kontrollerad atmosfär eller skyddande atmosfär, i smälta salter och i vakuum men även skyddas av beläggningar eller förpackningsmetoder.