نظرية العمليات المتالورجية فرع من علم الفلزات يدرس الأسس الحرارية والحركية والكيميائية التي تتحكم في استخلاص الفلزات ومعالجتها. تشمل حساب حرارة التفاعلات وثوابت الاتزان والطاقة الحرة وجهود الإلكترودات وتفاعلات الأكسدة والاختزال في العمليات المائية والحرارية والكهربائية. تساعد هذه النظرية في فهم استخلاص الحديد والألومنيوم والذهب وغيرها من الخامات، وفي تحسين الكفاءة وتقليل الفقد. تمثل النظرية الجسر بين الكيمياء والهندسة الصناعية في إنتاج المعادن والسبائك.