熱力學定律包括三個主要的定律：
熱力學第一定律是能量守恆定律在熱學形式的表現。它反映了不同形式的能量在傳遞與轉換過程中守恆。物體內能的增加等於物體吸收的熱量和對物體所做的功的總和。即熱量可以從一箇物體傳遞到另一箇物體，也可以與機械能或其他能量互相轉換，但是在轉換過程中，能量的總值保持不變。
熱力學第二定律有幾種表述方式：克勞修斯表述爲熱量可以自發地從溫度高的物體傳遞到溫度低的物體，但不可能自發地從溫度低的物體傳遞到溫度高的物體；開爾文-普朗克表述爲不可能從單一熱源吸取熱量，並將這熱量完全變爲功，而不產生其他影響；以及熵增表述:孤立系統的熵永不減小。
熱力學第三定律通常表述爲絕對零度時，所有純物質的完美晶體的熵值爲零， 或者絕對零度(T=0K)不可達到。
此外，還有一種被稱爲熱力學第0定律，它是基於對“3”的喜愛而提出的。如果兩個熱力學系統中的每一箇都與第三個熱力學系統處於熱平衡(溫度相同)，則它們也被認爲是處於熱平衡的。