Теплова́я эне́ргия — термин, используемый в теплоэнергетике при раздельном рассмотрении производства энергии и её использования, и означающий энергию, передаваемую от производителя потребителю посредством теплоносителя (воды, водяного пара, жидкого металла и др.) за счёт охлаждения последнего. Согласно Федеральному закону РФ № 190-ФЗ О теплоснабжении «тепловая энергия — энергетический ресурс, при потреблении которого изменяются термодинамические параметры теплоносителей (температура, давление)».

В молекулярной физике под тепловой энергией понимают обычно энергию теплового движения частиц среды, то есть часть внутренней энергии системы.

В термодинамике под тепловой энергией разные авторы могут подразумевать:

• теплоту (количество теплоты);
• связанную энергию Гельмгольца;
• внутреннюю энергию системы (В. И. Коновалов в своём фундаментальном учебнике использует термины «тепловая внутренняя энергия», «внутренняя тепловая энергия», «тепловая энергия» и «внутренняя энергия» как синонимы).

Современному термодинамическому термину «внутренняя энергия» не удалось полностью вытеснить из научно-технической и учебной литературы теплотехнической направленности термин «тепловая энергия», повсеместно используемый на обыденном уровне, в том числе и в официальных документах органов государственного и местного управления.

С количественной стороны тепловая энергия в теплоэнергетике есть теплота (количество теплоты), передаваемая теплоносителем потребителю. Таким образом, тепловая энергия не является специфическим видом энергии: по классификации термодинамических величин тепловая энергия относится не к термодинамическими переменными состояния, а к функционалам процесса теплообмена.