Titik permulaan untuk kebanyakan pertimbangan termodinamik ialah hukum termodinamik yang mempostulatkan bahawa tenaga boleh saling bertukar antara sistem-sistem fizikal sebagai haba atau kerja. Ahli-ahli sains ketika itu juga mempostulatkan kewujudan entropi yang boleh ditakrifkan bagi mana-mana satu sistem.

Termodinamik mengkaji dan mengkategorikan interaksi antara kumpulan-kumpulan besar objek. Pokok termodinamik terdiri daripada konsep-konsep sistem dan persekitaran. Sebuah sistem terdiri daripada zarah-zarah, manakala pergerakan purata zarah-zarahnya mentakrifkan sifat sistem itu. Sifat-sifatnya pula berkait antara satu sama lain melalui persamaan-persamaan keadaan. Sifat-sifat boleh digabungkan untuk mengungkapkan tenaga dalaman, sementara keupayaan termodinamik amat berguna untuk menentukan keadaan-keadaan untuk keseimbangan serta proses-proses spontan.

Dengan alat-alat ini, termodinamik menghuraikan bagaimana sistem-sistem bertindak terhadap perubahan-perubahan di dalam persekitarannya. Ini boleh digunakan untuk berbagai-berbagai topik sains dan kejuruteraan, umpamanya enjin, peralihan fasa, tindak balas kimia, fenomena angkutan, serta juga luhung hitam. Hasil-hasil termodinamik juga amat penting untuik bidang-bidang fizik yang lain, serta untuk kimia, kejuruteraan kimia, biologi sel, kejuruteraan bioperubatan, dan sains bahan, antara lain.