Nhiệt năng có quan hệ chặt chẽ với nhiệt độ. Nhiệt độ của vật càng cao thì các phân tử cấu tạo nên vật chuyển động càng nhanh và nhiệt năng của vật càng lớn. Nhiệt năng có thể được trao đổi giữa các vật hay hệ thống do sự khác biệt về nhiệt độ.