從微觀上說，內能一般主要包括系統(tǒng)內所有分子的動能、分子間的相互作用勢能、電子能和核內部粒子間的相互作用能等。前兩項又可總稱為分子熱運動能，就是我們通常所說的“內能”。后面兩項在大多物理過程中不變，因此一般只需要考慮前兩項。但在涉及電子的激發(fā)、電離的物理過程中或發(fā)生化學反應時電子能將大幅變化，此時內能中必須考慮電子能的貢獻。核內部粒子間的相互作用能僅在發(fā)生核反應時才會變化，因此絕大多數(shù)情形下，都不需要考慮這一部分的能量。內能的絕對量（主要是其中的核內部能量部分）目前還不完全清楚，但不影響我們解決一般問題，對于內能我們常常關心的是其變化量。

　　拋開物體內部的結構細節(jié)，從宏觀上說，內能是一種與系統(tǒng)在絕熱條件下做功量相聯(lián)系的，描述系統(tǒng)本身能量的狀態(tài)函數(shù)。在宏觀定義中，內能是一個相對值。

　　對于一定量物質構成的系統(tǒng)，通過做功、熱傳遞與外界交換能量，引起系統(tǒng)狀態(tài)變化，而導致內能改變，其間的關系由熱力學第一定律給出。

　　內能是物體、系統(tǒng)的一種固有屬性，即一切物體或系統(tǒng)都具有內能，不依賴于外界是否存在、外界是否對系統(tǒng)有影響。

　　內能是一種廣延量（或曰容量性質），即內能的大小與物質的數(shù)量（物質量或質量）成正比。

　　內能是系統(tǒng)的一種狀態(tài)函數(shù)（簡稱態(tài)函數(shù)），即內能可以表達為系統(tǒng)的某些狀態(tài)參量（例如壓強、體積等）的某種特定的函數(shù)，函數(shù)的具體形式取決于具體的物質系統(tǒng)（具體地說，取決于物態(tài)方程）。當系統(tǒng)處于某一平衡態(tài)時，系統(tǒng)的一切狀態(tài)參量將取得定值，內能作為這些狀態(tài)參量的特定函數(shù)也將取得定值（盡管我們目前還不很清楚它的絕對數(shù)值是多少）。

　　當系統(tǒng)發(fā)生某一變化，從原先的平衡態(tài)過渡到另一個新的平衡態(tài)時，內能的變化量僅取決于變化前后的系統(tǒng)狀態(tài)，而與這個變化是如何發(fā)生的（例如變化的快慢）以及變化經歷了怎樣曲折的過程（例如是經歷一個等溫過程、等壓過程還是一個任意過程）完全無關。內能的這一性質和功、熱量有著本質的區(qū)別。

　　內能的概念建立在焦耳等人大量精密的熱功當量實驗的基礎之上。能量和內能概念的建立標志著能量轉化與守恒定律（即熱力學第一定律）的真正確立。

　　正如重力對一定質量物體做功的大小與物體下降的路徑無關，僅與物體下降前后的垂直位置有關，焦耳的實驗證明系統(tǒng)在絕熱條件下的做功量與系統(tǒng)經歷的具體過程無關，僅與系統(tǒng)做功前后的狀態(tài)有關。從前一現(xiàn)象人們提出了重力勢能的概念，將過程量功表達為僅取決于高度的勢能函數(shù)在不同高度的函數(shù)值之差。類似可以定義一個僅取決于系統(tǒng)狀態(tài)的函數(shù)，將過程量絕熱功表為該函數(shù)在不同狀態(tài)的函數(shù)值之差。這個被定義的函數(shù)，就稱為內能。