在熱力學中，熱效率 ( η t h {\displaystyle \eta _{\rm {th}}} ) 是對使用熱能的設備（例如內燃機、汽輪機、 蒸汽機、鍋爐、熔爐、冰箱、空調等。

對于熱機，熱效率是凈功輸出與熱輸入的比率； 在熱泵的情況下，熱效率（稱為性能系數）是凈熱輸出（用于加熱）或去除的凈熱（用于冷卻）與能量輸入（外部功）之比。 熱機的效率是小數的，因為輸出總是小于輸入，而熱泵的 COP 大于 1。這些值進一步受到卡諾定理的限制。

通常，能量轉換效率是設備的有用輸出與輸入之間的能量比率。 對于熱效率，設備的輸入 Q i n {\displaystyle Q_{\rm {in}}} 是熱量，或消耗的燃料的熱含量。 所需的輸出是機械功 W o u t {\displaystyle W_{\rm {out}}} 或熱量 Q o u t {\displaystyle Q_{\rm {out}}} ，或可能兩者兼而有之。 因為輸入的熱量通常有實際的財務成本，所以熱效率的一個令人難忘的通用定義是

η t h ≡ 收益成本。 {\displaystyle \eta _{\rm {th}}\equiv {\frac {\text{benefit}}{\text{cost}}}.}

根據熱力學xxx定律，能量輸出不能超過輸入，根據熱力學第二定律，在非理想過程中不能相等，所以 0 ≤ η t h <; 1 {\displaystyle 0\leq \eta _{\rm {th}}<1}

當以百分比表示時，熱效率必須在 0% 和 xxx 之間。 效率必須低于 xxx，因為摩擦和熱損失等低效率會將能量轉化為其他形式。 例如，典型的汽油汽車發動機的運行效率約為 25%，而大型燃煤發電廠的峰值約為 46%，一級方程式賽車規則的進步促使車隊開發高效動力裝置，其峰值約為 45– 50% 的熱效率。 世界上xxx的柴油發動機達到 51.7% 的峰值。 在聯合循環電廠中，熱效率接近 60%。 這樣的真實世界值可以用作設備的品質因數。

對于燃燒燃料的發動機，有兩種類型的熱效率：指示熱效率和制動熱效率。 這種效率僅在比較類似類型或類似設備時才合適。

對于其他系統，效率計算的細節有所不同，但無量綱輸入仍然相同。 效率=輸出能量/輸入能量

熱機將熱能或熱量 Qin 轉化為機械能或功 Wout。 它們不能完美地完成這項任務，因此一些輸入的熱能沒有轉化為功，而是作為廢熱耗散掉了 Qout < 0 進入環境：

Qi n = | 將 | + | Q o u t | {\displaystyle Q_{in}=|W_{\rm {out}}|+|Q_{\rm {out}}|}

熱機的熱效率是轉化為功的熱能的百分比。