Зміна внутрішньої енергії може відбуватися за рахунок двох різних процесів: виконання над тілом роботи А та передачі йому деякої кількості теплоти Q.
Перший початок термодинаміки формулюється так: кількість теплоти, надана тілу, витрачається на збільшення його внутрішньої енергії та на виконання тілом роботи над зовнішніми тілами (зовнішнім середовищем): . Перший початок термодинаміки у диференціальній формі записується так: , де - елементарна кількість теплоти, dU- диференціал внутрішньої енергії, - елементарна робота. Не можливо побудувати машину, що діє періодично, яка виконувала б роботу без одержання енергії ззовні або виконувала б більшу роботу, ніж одержана ззовні енергія. Це є друге формулювання першого закону термодинаміки.
Створення або зникнення енергії є не можливим. Це є третє формулювання першого закону термодинаміки. Цим формулюванням фіксується взаємоперетворення видів енергії.