La modélisation des transferts de chaleur dans une géométrie urbaine constitue une étape clé pour prévoir l’ı̂lot de chaleur urbain, le confort extérieur des piétons et la consommation énergétique des bâtiments ainsi que pour quantifier l’effet des mesures d’atténuation et d’adaptation au changement climatique. Une difficulté réside dans le passage à l’échelle de ces simulations qui doivent intégrer la morphologie urbaine complexe constituée de divers matériaux. Pour répondre à cet enjeu, une approche probabiliste de la résolution des transferts de chaleur est présentée qui utilise la méthode de Monte-Carlo connue pour son insensibilité aux géométries et conditions aux limites complexes. La formulation intégrale est présentée avec les marches aléatoires pour la conduction et les rayonnements thermique et solaire. Une validation numérique est présentée dans une application de pont thermique en géométrie tridimensionnelle. Ensuite, le modèle probabiliste de transfert de chaleur est appliqué à un scénario de vague de chaleur où sont calculées : la température radiante moyenne extérieure montrant l’influence des arbres ; et la température moyenne intérieure des murs montrant l’influence des apports solaires à travers les ouvertures.