内能是物体内部全部分子做热运动时的分子动能和分子势能的总和。化学能是一种很隐蔽的能量，它不能直接用来做功，只有在发生化学变化的时候才可以释放出来，变成热能或者其他形式的能量。
原则上讲，物体的内能应该包括其中所有微观粒子的动能、势能、化学能、电离能和原子核内部的核能等能量的总和，但在一般热力学状态的变化过程中，物质的分子结构、原子结构和核结构不发生变化，所以可不考虑这些能量的改变。但当在热力学研究中涉及化学反应时，需要把化学能包括到内能中。
一切化学反应实质上就是原子最外层电子运动状态的改变；在化学反应中吸收或者释放的能量就叫做化学能，化学能的来源是在化学反应中由于原子最外层电子运动状态的改变和原子能级发生变化的结果。石油和煤的燃烧，炸药爆炸以及人吃的食物在体内发生化学变化时候所放出的能量，都属于化学能。
内能从微观的角度来看，是分子无规则运动能量总和的统计平均值。分子无规则运动的能量包括分子的动能、分子间相互作用势能以及分子内部运动的能量。物体的内能不包括这个物体整体运动时的动能和它在重力场中的势能。