الطاقة الحرارية شكل معهود من أشكال الطاقة، تنتقل دائمًا من الجسم الساخن إلى البارد عن طريق التوصيل أو الإشعاع أو الحمل . ويتسبب انتقال الحرارة من جسم إلى جسم في ارتفاع درجة حرارته.
كما يجب الاشارة إلى أن مسطاح الطاقة الحرارية يُستخدم بشكل غير دقيق أحيانًا في كل من علوم الفيزياء والهندسة. إذ أن هذا المصطلح يشير الى عدة مفاهيم فيزيائية مختلفة منها : الطاقة الداخلية: الطاقة الكامنة في جسم من المادة أو الإشعاع، باستثناء الطاقة الكامنة للنظام بأكمله.
الحرارة: الطاقة المنقولة بين النظام ومحيطه بآليات أخرى غير الشغل الديناميكي الحراري وانتقال المادة.
الطاقة المميزة هي kBT، حيث T تُشير إلى درجة الحرارة وkB تُشير إلى ثابت بولتزمان؛ وهي ضعف الطاقة المرتبطة بكل درجة حرية.
أشار مارك زيمانسكي (1970) بأنه من الأفضل تجنب مصطلح "الطاقة الحرارية" نظرًا لغموضه. ويقترح استخدام مصطلحات أكثر دقة مثل "الطاقة الداخلية" و"الحرارة" لتجنب الالتباس. و رغم ذلك، لازال يتم استخدام هذا المصطلح في بعض الكتب الدراسية.
الطاقة الحرارية هي أول ما عرفه الإنسان عن الطاقة، بصرف النظر عن معرفته أو عدم معرفته بأن أشعة الشمس هي أيضا نوع من أنواع الطاقة. كانت سيطرة الإنسان الأول على الطاقة الحرارية من خلال إيقاد النار سببًا رئيسيًا في تطوره الحضاري. وحتى الآن تلعب الطاقة الحرارية دورًا هامًا يوميًا في حياتنا، فنحن نطهو الطعام بها، ونولد منها في المحطات الحرارية الطاقة الكهربائية، كما أننا نستغلها في إدارة المحركات مثل الآلة البخارية ومحرك الاحتراق الداخلي والمحرك النفاث والصواريخ.
يمكن تحويل الطاقة الحرارية إلى أي نوع آخر من الطاقة مثل الطاقة الميكانيكية كما في السيارة، أو طاقة كهربائية كما في محطة الطاقة الكهربائية أو طاقة إشعاعية كما في النار أو في النجوم وغيرها.
لهذا حظيت الطاقة الحرارية منذ القدم بالدراسة، وصيغت قوانينها خلال القرن التاسع عشر فيما يسمى علم الحركة الحرارية (ترموديناميكا).
تقاس الطاقة الحرارية بوحدة سعرة أو بوحدة جول.