Теплова́я маши́на, устройство, в котором осуществляется преобразование теплоты в механическую работу (тепловой двигатель) или передача теплоты от менее нагретого тела к более нагретому за счёт механической работы внешнего источника (тепловой насос, холодильная машина). В основе действия тепловой машины лежит круговой процесс (термодинамический цикл), совершаемый рабочим телом (газом, водяным паром и др.). Если при осуществлении цикла на одних его участках теплота подводится к рабочему телу, а на других отводится (при более низкой температуре), то рабочее тело совершает работу, равную (для идеальной тепловой машины) разности количества подведённой и отведённой теплоты. Эффективность тепловой машины характеризуется кпд.