化學熱力學既是物理化學的一個分支學科，也可以說是包括在熱力學之中，它主要研究的內容是物質係統在各種條件下的物理和化學變化中所伴隨著的能量變化，研究的目的在於能夠更加精確地判斷出化學反應的方向和進行的程度。
化學熱力學的核心理論有3個：①所有的物質都具有能量，而且能量是守恒的，各種能量可以相互轉化；②事物總是自發地趨向於平衡態；③處於平衡態的物質係統可用幾個可觀測量描述。
可以說，化學熱力學就是在這三個基本定律基礎上發展起來的。熱力學第一定律就是能量守恒和轉化定律，這個定律的出現對化學的研究具有很重要的作用，它是許多科學家實驗總結出來的。它的產生也經曆了很長的過程。在1824年，邁爾首先提出普遍“力”（即現在所謂的能量）的轉化和守恒的概念。後來，焦耳在1840～1860年間用各種不同的機械生熱法，對邁爾的說法進行測定，其中熱功能量的測定，給能量守恒和轉化概念奠定了實驗基礎，有了堅實的基礎，熱力學第一定律很快得到了科學界的公認。
不管怎麼說，熱力學三個基本定律是經過無數次的實驗歸納出來的，而且至今並沒有發現熱力學理論與事實不符合的情況，因此可以說它們具有高度的可靠性。另外，熱力學理論適用於一切物質係統，具有普遍性。這些理論是根據宏觀現象得出的，因此被稱為宏觀理論，也叫唯象理論。
熱力學的三個基本規律也被稱為熱力學第一定律、第二定律和第三定律。在熱力學的研究中，從這些定律出發，用數學方法對其加以演繹推論，從而得出描寫物質體係平衡的熱力學函數及函數間的相互關係，然後再結合一些必要的熱化學數據，解決化學變化、物理變化的方向和限度。這種方法也就是化學熱力學的基本內容和方法。