Ein thermomechanischer Prozess kombiniert gezielt Temperaturverläufe und mechanische Umformung zur Mikrostrukturkontrolle. Durch Rekristallisation, Erholung, Phasenumwandlungen und Ausscheidungshärtung werden Korngröße, Textur und Defektdichte eingestellt. Beispiele sind Warmwalzen, Schmieden, Thermomechanische Behandlung von Stählen oder Titanlegierungen, um ein optimiertes Verhältnis von Festigkeit, Zähigkeit, Ermüdungs- und Kriechbeständigkeit zu erzielen.