В статье описаны теоретические и экспериментальные исследования распространения полей температур при поверхностном плазменном упрочнении конструктивных элементов машин и механизмов. Разработана приборная система для экспериментального решения проблемы. Создан алгоритм численного решения задачи теплопроводности с использованием метода конечных элементов и составлена компьютерная программа. Проведен численный анализ на примере стальных деталей. Численный и экспериментальный анализ определения температуры в различных точках поверхности при воздействии плазменной дуги показал их удовлетворительное совпадение.