Представлена неклассическая математическая модель термоупругого деформирования слоистых композитных оболочек и пластин. В ее основу положены специальные законы распределения компонент вектора перемещений и теплового потока по толщине оболочки, позволившие учесть поперечные сдвиговые деформации, нелинейное распределение температуры по толщине слоистого пакета, удовлетворить условиям идеального теплового, кинематического и силового сопряжения слоев, условиям термомеханического нагружения на граничных поверхностях оболочки, условиям сопряжения полей деформаций и температур. В пространстве изображений по Лапласу составлен функционал, для которого уравнениями Эйлера соответствующей вариационной задачи служат уравнения трехмерной задачи термоупругости в изображениях. Принятые допущения позволили свести данный пространственный функционал к двумерному и получить из него корректные дифференциальные уравнения и краевые условия связанной задачи термоупругого деформирования слоистых композитных оболочек и пластин в изображениях, а после обращения преобразования Лапласа — в оригиналах.