Efisiensi termal ( η t h {\displaystyle \eta _{th}\,}\eta_{th} \, ) adalah ukuran kinerja tak berdimensi dari perangkat termal seperti mesin pembakaran internal, ketel uap, atau tungku, misalnya.

Masukan, Q i n {\displaystyle Q_{in}\,}Q_{in} \, , ke perangkat adalah panas, atau kandungan panas dari bahan bakar yang dikonsumsi. Keluaran yang diinginkan adalah kerja mekanis, W o u t {\displaystyle W_{out}\,}W_{out} \, , atau panas, Q o u t {\displaystyle Q_{out}\,}Q_{out} \, , atau mungkin keduanya. Karena masukan panas biasanya memiliki biaya finansial yang nyata, definisi efisiensi termal yang mudah diingat dan umum adalah

η t h ≡ Input Output. {\displaystyle \eta _{th}\equiv {\frac {\text{Output}}{\text{Input}}}. } \eta_{th} \equiv \frac{\text{Output}}{\text{Input}}.

Dari hukum pertama dan kedua termodinamika, output tidak bisa melebihi apa yang dimasukkan, jadi

0 ≤ η t h ≤ 1.0. {\displaystyle 0\leq \eta _{th}\leq 1.0.} 0 \le \eta_{th} \le 1.0.

Apabila dinyatakan sebagai persentase, efisiensi termal harus berada di antara 0% dan 100%. Karena inefisiensi seperti gesekan, kehilangan panas, dan faktor lainnya, efisiensi termal biasanya jauh lebih kecil dari 100%. Misalnya, mesin mobil bensin pada umumnya beroperasi pada efisiensi termal sekitar 25%, dan pembangkit listrik besar berbahan bakar batu bara mencapai puncaknya sekitar 36%. Dalam siklus gabungan, efisiensi termal pembangkit listrik mendekati 60%.