Nhiệt động lực học là một ngành vật lý nghiên cứu về năng lượng, nhiệt, công năng, entropy và xu hướng diễn biến của các quá trình trao đổi năng lượng. Nhiệt động lực học có liên hệ mật thiết với cơ học thống kê.

Từ "nhiệt động lực học" thường dùng để chỉ nhiệt động lực học cổ điển hay nhiệt động lực học cân bằng làm việc với các quá trình trao đổi năng lượng (và, do đó, vật chất) đạt đến trạng thái gần cân bằng. Các quá trình nhiệt động lực học không cân bằng được nghiên cứu bởi nhiệt động lực học phi cân bằng.

Các định luật nhiệt động lực có thể áp dụng cho mọi hệ vật lý, chỉ cần biết sự trao đổi năng lượng với môi trường mà không phụ thuộc vào chi tiết tương tác trong các hệ vật lý. Ví dụ như tiên đoán của Albert Einstein về phát xạ tự nhiên hay cuộc nghiên cứu gần đây về nhiệt động lực học hố đen.

Nhiệt động lực học là lý thuyết vật lý duy nhất tổng quát, trong khả năng ứng dụng và trong các cơ sở lý thuyết của nó, mà tôi tin rằng sẽ không bao giờ bị lật đổ. — Albert Einstein

Wikimedia Commons có thêm hình ảnh và phương tiện truyền tải về Nhiệt động lực học.