Οι τρεις νόμοι της θερμοδυναμικής διέπουν τη μεταφορά και τη συμπεριφορά όλης της ύλης και της ενέργειας στο σύμπαν όπως την κατανοεί κοινώς η επιστήμη. Συνοψίζοντας, ο πρώτος νόμος δηλώνει ότι η ποσότητα ενέργειας και θερμότητας σε ένα απομονωμένο σύστημα παραμένει σταθερή. Δεν μπορεί να προέλθει περισσότερη ενέργεια από ένα σύστημα από όση δόθηκε σε αυτό. Αυτό συνδέεται με το Νόμο της Διατήρησης της Ενέργειας που δηλώνει ότι η ύλη και η ενέργεια δεν μπορούν να δημιουργηθούν ή να καταστραφούν. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής είναι ένα από τα πιο σημαντικά θεμέλια της φύσης, υπεύθυνο για το βέλος του χρόνου και τη μη αναστρέψιμη φύση της φύσης.
Ανεξάρτητα από το πόσο ιδανικό μπορεί να φαίνεται ένα σύστημα, δεν υπάρχει τέλειο σύστημα. Κάποια ποσότητα ενέργειας, ηλεκτρική, θερμική ή μηχανική, θα χαθεί λόγω τριβής και θα μετατραπεί σε σπατάλη θερμότητας. Αυτό σημαίνει ότι με την πάροδο του χρόνου η συνολική ενέργεια ενός συστήματος θα πλησιάσει σταδιακά το μηδέν εκτός εάν προστεθεί εξωτερική ενέργεια. Η ποσότητα της εντροπίας ή της διαταραχής σε ένα σύστημα θα πλησιάσει το μέγιστο, πράγμα που σημαίνει ότι δεν μπορεί να γίνει χρήσιμη εργασία μέσα ή από το σύστημα επειδή τα μόρια και τα σωματίδια του είναι πολύ αποδιοργανωμένα. Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής υποστηρίζει ότι τα συστήματα τείνουν προς την αταξία από μια πιο τακτική κατάσταση. ένα παγάκι σε ένα ποτήρι νερό θα λιώσει και θα ζεστάνει ελαφρά το περιβάλλον νερό, θέτοντας τα δύο συστήματα σε ισορροπία.
Ο δεύτερος νόμος της θερμοδυναμικής υπερισχύει του πρώτου νόμου. όπου ο πρώτος νόμος υποστηρίζει ότι η παραγωγή ενέργειας δεν μπορεί ποτέ να υπερβεί την εισροή ενέργειας, ο δεύτερος νόμος υποστηρίζει ότι η παραγωγή ενέργειας δεν μπορεί ποτέ να ισούται με την εισροή ενέργειας λόγω της συνεχούς απώλειας ενέργειας και της τάσης για τα συστήματα να πλησιάζουν την ισορροπία. Όσο λιγότερη ενέργεια έχει ένα σύστημα, τόσο περισσότερη εντροπία υπάρχει γιατί χρειάζεται ενέργεια για να αποκατασταθεί η τάξη και να μειωθεί η συνολική εντροπία. Όταν η ενέργεια μέσα σε ένα σύστημα φτάσει σε μια ισορροπία, η εντροπία είναι στο μέγιστο. Για παράδειγμα, αν και ένα φλιτζάνι ζεστό νερό θα κρυώσει φυσικά, χρειάζεται συνεχής εφαρμογή θερμικής ενέργειας για να διατηρηθεί το νερό σε υψηλότερη θερμοκρασία.
Οι κοσμολόγοι εξετάζουν τον δεύτερο νόμο της θερμοδυναμικής για να δημιουργήσουν θεωρίες σχετικά με την τελική μοίρα του σύμπαντος. Η πιο κοινή θεωρία είναι ότι επειδή το ίδιο το σύμπαν είναι ένα απομονωμένο θερμοδυναμικό σύστημα, η εντροπία του θα πλησιάσει στο μέγιστο καθώς τα αστέρια καίγονται και γίνονται μαύρες τρύπες. Αυτά τελικά θα εξατμιστούν μετά από 100 τρισεκατομμύρια χρόνια, αφήνοντας το σύμπαν ως ένα αποστειρωμένο κενό για το υπόλοιπο της αιωνιότητας, χωρίς τις κβαντικές διακυμάνσεις.