В XIX веке производились многочисленные исследования зависимости интегральной лучеиспускательной способности нагретых тел от температуры, т. е. величины, которая определяет суммарную энергию всех длин волн, излучаемых телами. Эти исследования приводили к противоречивым результатам. Основная причина расхождений была окончательно выяснена после установления закона Кирхгофа, так как излучение определяется не только температурой, но также составом тела и физическими свойствами излучающей поверхности. А на эту сторону дела в экспериментальных исследованиях не обращалось должного внимания. Из эмпирически установленных законов следует отметить только результат, найденный в 1879 г. Стефаном (1835—1898). Он нашел, что для черных тел излучательная способность пропорциональна четвертой степени температуры. Через пять лет Больцман получил этот результат теоретически из термодинамических соображений и показал, что он абсолютно верен для абсолютно черных тел.

 ,

где j-мощность на единицу площади излучающей поверхности, а

постоянная Больцмана.

Этот результат, получивший название закона Стефана - Больцмана, был подтвержден последующими опытами по излучению абсолютно черного тела. Вывод Больцмана и все последующие работы по теории теплового излучения существенно используют результаты Максвелла, предсказавшего и рассчитавшего давление света. Для изотропного излучения это давление равно

,

где u - интегральная плотность лучистой энергии. Эта формула лежит в основе вывода закона Стефана - Больцмана.

Таким образом, абсолютно чёрное тело при T = 100 K излучает 5,67 Ватт с квадратного метра своей поверхности. При температуре 1000 К мощность излучения увеличивается до 56,7 кВатт с квадратного метра.

Эффективная температура  — параметр, характеризующий светимость (полную мощность излучения) небесного тела (или другого объекта), т. е. это температура абсолютно чёрного тела с размерами, равными размерам небесного тела и излучающего такое же количество энергии в единицу времени. Применение закона к расчёту эффективной температуры поверхности Земли даёт оценочное значение, равное 249 К или −24 °C.
 

Наиболее чёрные реальные вещества, например, сажа, поглащают до 99% падающего излучения (то есть имеют альбедо, равное 0,01) в видимом диапазоне длин волн, однако инфракрасное излучение поглащается ими значительно хуже. Практической моделью чёрного тела может являться полость с небольшим отверстием и зачернёнными стенками, посколько свет, попадающий сквозь отверстие в полость, испытывает многократные отражения и сильно поглащается. Глубокий чёрный цвет некоторых материалов (древесного угля, чёрного бархата) и зрачка человеческого глаза объясняется тем же механизмом. Срели тел Солнечной системы свойствами абсолютно чёрного тела обладает солнце.