化学热力学既是物理化学的一个分支学科，也可以说是包括在热力学之中，它主要研究的内容是物质系统在各种条件下的物理和化学变化中所伴随着的能量变化，研究的目的在于能够更加精确地判断出化学反应的方向和进行的程度。
化学热力学的核心理论有3个：①所有的物质都具有能量，而且能量是守恒的，各种能量可以相互转化；②事物总是自发地趋向于平衡态；③处于平衡态的物质系统可用几个可观测量描述。
可以说，化学热力学就是在这三个基本定律基础上发展起来的。热力学第一定律就是能量守恒和转化定律，这个定律的出现对化学的研究具有很重要的作用，它是许多科学家实验总结出来的。它的产生也经历了很长的过程。在1824年，迈尔首先提出普遍“力”（即现在所谓的能量）的转化和守恒的概念。后来，焦耳在1840～1860年间用各种不同的机械生热法，对迈尔的说法进行测定，其中热功能量的测定，给能量守恒和转化概念奠定了实验基础，有了坚实的基础，热力学第一定律很快得到了科学界的公认。
不管怎么说，热力学三个基本定律是经过无数次的实验归纳出来的，而且至今并没有发现热力学理论与事实不符合的情况，因此可以说它们具有高度的可靠性。另外，热力学理论适用于一切物质系统，具有普遍性。这些理论是根据宏观现象得出的，因此被称为宏观理论，也叫唯象理论。
热力学的三个基本规律也被称为热力学第一定律、第二定律和第三定律。在热力学的研究中，从这些定律出发，用数学方法对其加以演绎推论，从而得出描写物质体系平衡的热力学函数及函数间的相互关系，然后再结合一些必要的热化学数据，解决化学变化、物理变化的方向和限度。这种方法也就是化学热力学的基本内容和方法。