Toplotno obdelane zlitine dosežejo optimalne mehanske lastnosti s postopkom toplotne obdelave (najpogosteje toplotna obdelava v raztopini in umetno staranje). Postopek toplotne obdelave z raztopino vključuje segrevanje zlitine na relativno visoko temperaturo (približno 990 stopinj Fahrenheita), da se legirni elementi ali spojine raztopijo v raztopino. Nato se običajno pogasi v vodi, pri čemer nastane prenasičena raztopina pri sobni temperaturi.
Toplotni obdelavi raztopine običajno sledi staranje. Staranje je obarjanje dela elementa ali spojine iz prenasičene raztopine, da se pridobijo želene lastnosti.
Proces staranja delimo na dve vrsti: staranje pri sobni temperaturi, ki je "naravno staranje", in staranje pri visoki temperaturi, ki je "umetno staranje". Temperature umetnega staranja so običajno okoli 320 stopinj Fahrenheita. Številne toplotno obdelane aluminijeve zlitine se uporabljajo pri varjenju v raztopini, toplotni obdelavi in pogojih umetnega staranja.
Zlitine, ki jih ni mogoče toplotno obdelati, pridobijo optimalne mehanske lastnosti z deformacijskim utrjevanjem. Deformacijsko utrjevanje je metoda povečanja trdnosti z uporabo hladne obdelave.
