热现象是人类生活中最早接触到的自然现象之一。远古时代的钻木取火，就是机械能转换为热能的例子。随着人类在生产、生活上的需要，对热的利用和认识，经历了漫长的岁月，从取暖、热食到制作金属工具，有过不少发明创造，我国在12至13世纪就有用火力来产生旋转运动的走马灯和使用火药向后喷气加速箭的飞行记载，这与现代燃气轮机和火箭等喷气推进原理是一致的。可是，由于历代王朝的封建统治，劳动人民的创造发明得不到重视更谈不到总结经验，形成一整套的理论，来促进生产力的发展和人民生活的改善。

人类对热的本质的认识并逐渐形成热力学这门学科，只是近300年的事。18世纪以前，动力的来源主要是人力、畜力以及风力、水力等自然动力。随着人类社会的发展，人们迫切地要求解决生产上动力不足的问题，因此在18世纪发明了蒸汽机，实现了热能向机械能的转换。蒸汽机在工业上的广泛使用，促进了工业的迅速发展。但是，由于蒸汽机笨重、效率不高等缺点，因而促使人们对于水和蒸汽以及其它物质的热力性质进行研究；与此同时，卡诺对如何提高热效率，迈耶、焦尔等人对热与功的转换规律进行了大量实验，从而建立了两个基本的热力学定律，大大地促进了热力学这门学科的形成和发展，促使热力发动机不断地发展与改进以及新型动力机的创造与发明。由于蒸汽机不宜用于运输工具上，而且也不能满足由于工业生产的不断发展与高度集中所需要的巨大动力，因此在热力学有关理论的指导下，于19世纪末期，遂发明了内燃机及蒸汽轮机，内燃机具有效率高、重量轻的优点，蒸汽轮机则具有效率高、功率大的优点。内燃机及蒸汽轮机的出现，极大地促进并发展了热力学中热力过程和热力循环的研究。而蒸汽轮机又推动了高参数蒸汽性质及高速气流等问题的研究，使热力学两个定律应用于工程实际中，形成了工程热力学学科。