בכל העולם, אוכלוסיות פגיעות כוללות קשישים, אנשים עם מוגבלויות, ילדים, ואנשים במצב של עוני אנרגטי. אוכלוסיות פגיעות הן בעלות מאפייני רקע מסוימים כגון גיל, מצב בריאותי, מצב כלכלי, שיוך אתני ומגדר, אשר הופכים אוכלוסיות אלו לרגישות יותר לאירועי חום קיצוני. כאשר אוכלוסיות אלו חיות בתנאים פיזיים ירודים (מיקום גיאוגרפי, צפיפות וזיהום, תשתיות רעועות, מיעוט בצמחייה), הן הופכות פגיעות אף יותר. יכולת ההסתגלות של אוכלוסיות פגיעות לשינוי אקלים נמוכה בהשוואה לכלל האוכלוסייה, ובמקרים מסוימים אף מוחלשת בשל תנאי מחיה ירודים, משאבים מוגבלים, ומודעות נמוכה יותר לסיכוני האקלים ולפתרונות זמינים. כתוצאה, יכולת ההיערכות של אוכלוסיות פגיעות לאירועי קיצון אקלימיים והתמודדותן בעת אירועים כאלה היא מוגבלת ויכולתן להשתקם איטית יותר ביחס לאוכלוסיות פחות פגיעות. אוכלוסיות אלו סובלות יותר מתחלואה ותמותה בגלי חום, בשל מגבלות גישה למשאבים ושירותים, שאמורים לסייע להן לעבור את אירועי החום הקיצוני בבטחה.

רשויות מקומיות נדרשות לזהות אוכלוסיות אלו מראש, להנגיש להן מידע רלוונטי ולהקים מרכזי סיוע ייעודיים. פתרונות נקודתיים כוללים התקנת מזגנים, סבסוד עלויות אנרגיה לקירור דירות, שיפוץ דירות ישנות לשיפור הבידוד התרמי והנגשת "מקלטי קירור" קהילתיים באירועי חום קיצוני או מתמשך.