能量守恒与转换定律是自然界的基本规律之一。它指出：自然界中的一切物质都具有能量，能量不可能被创造，也不可能被消灭；但能量可以从一种形态转变为另一种形态，且在能量的转化过程中能量的总置保持不变。
热力学第一定律是能量守恒与转换定律在热现象中的应用，它确定了热力过程中热力系与外界进行能量交换时，各种形态能量数置上的守恒关系。
我们知道，运动是物质的属性，能量是物质运动的度蛩。分子运动学说阐明了热能是组成物质的分子、原子等微粒的杂乱运动——热运动的能置。既然热能和其他形态的能量都是物质的运动，那么热能和其他形态的能量可以相互转换,并在转化时能置守恒完全是理所当然的。
在工程热力学的范围内，主要考虑的是热能和机械能之间的相互转换与守恒，所以第一定律可表述为：
“热是能的一种,机械能变热能，或热能变机械能的时候，它们间的比值是一定的。”,或“热可以变为功，功也可变为热。一定量的热消失时必产生相应量的功；消耗一定量的功时必出现与之对应的一定量的热。”
热力学第一定律是人类在实践中累积的经验总结，它不能用数学或其他的理论来证明，但第一类永动机迄今仍未造成以及由第一定律所得出的一切推论都与实际经验相符合等事实，可以充分说明它的正确性。