Energía interna, en termodinámica, es la propiedad o función de estado que define la energía de una sustancia en ausencia de los efectos debidos a la capilaridad y a los campos eléctricos, magnéticos y otros externos. Al igual que cualquier otra función de estado, el valor de la energía depende del estado de la sustancia y no de la naturaleza de los procesos por los que ha alcanzado ese estado. De acuerdo con la primera ley de la termodinámica, cuando un sistema sufre un cambio de estado como resultado de un proceso en el que sólo interviene el trabajo, éste es igual al cambio de energía interna. La ley también implica que si tanto el calor como el trabajo están involucrados en el cambio de estado de un sistema, entonces el cambio en la energía interna es igual al calor suministrado al sistema menos el trabajo realizado por el sistema.
A veces es conveniente representar la energía interna como una suma de términos que pueden interpretarse como energía cinética, energía potencial y energía química.