Varmeenergi, indre energi, termisk energi, den del af et legemes energi, der skyldes dels den uordnede bevægelse (varmebevægelsen) af stoffets molekyler, dels molekylernes potentielle og kemiske energi. Varmeenergi kan udveksles med andre legemer i form af enten arbejde eller varme. Et legemes varmeenergi afhænger kun af dets tilstand, fx for en luftart af tryk og volumen; i en ideal gas er varmeenergien proportional med gassens absolutte temperatur.