O presente trabalho teve como objetivo analisar a estabilidade térmica de um óleo essencial comercial de tomilho, submetido a cinco temperaturas diferentes de tratamentos térmicos e dois estados de armazenamento. Utilizou-se as técnicas de Análise Termogravimétrica e Calorimetria Exploratória Diferencial e a estabilidade termoquímica do óleo essencial foi caracterizada por meio de Cromatografia Gasosa e Espectroscopia no Infravermelho por Transformada de Fourier. Houve estabilidade e sem perda de massa do óleo essencial de tomilho até aproximadamente 75 °C. Resultados indicaram que não ocorreu flutuação do comportamento térmico nas amostras estocadas hermeticamente durante os tratamentos térmicos, enquanto que nas amostras acondicionadas em estado aberto, o comportamento térmico foi otimizado até o tratamento a 60 °C. As alterações da composição química e dos grupo funcionais do óleo essencial sob aquecimento e condição de acondicionamento também foram avaliadas.