الهندسة الحرارية هي أحد التخصصات الدقيقة في الهندسة الميكانيكية التي تعنى بدراسة انتقال الطاقة للحصول على معرفة وفهم آثار عمليةٍ ما على العالم المادي والذي يستطيع خدمة الاكتشافات الهندسية في تطبيقات الطاقة الصناعية. تتمثل الهندسة الحرارية في انتقال الحرارة، ديناميكا الحرارة، حفظ الطاقة. واحد أو أكثر من هذه العناصر يمكن أن تدخل في حل مشاكل الهندسة الحرارية:
ديناميكا حرارية
ميكانيكا الموائع
انتقال الحرارة
انتقال الكتلة
يمكن استخدام الهندسة الحرارية بواسطة مهندس الميكانيكا أو مهندس الكيمياء.
هناك فرع يستخدم في كثير من الأحيان في الهندسة الحرارية وهو الموائع الحرارية.