任何物體都是由電子，質子和中子所組成。其中電子帶單位負電荷，而質子和中子又都是由帶有電荷的夸克所組成。 當物體運動時，其結構中的每一個電子，質子和中子也隨之運動，從而導致物體內部帶電的電子和夸克產生磁場和感應電場。 在物體運動的過程中，與運動速度相關的能量是該物體的動能，而與內部磁場和感應電場相關的能量是該物體的內能。

內能(internal energy) 從微觀的角度來看，是分子無規運動能量總和的統計平均值。在沒有外場的情形下分子無規運動的能量包括分子的動能、分子間相互作用勢能以及分子內部運動的能量。物體的內能不包括這個物體整體運動時的動能和它在重力場中的勢能。原則上講，物體的內能應該包括其中所有微觀粒子的動能、勢能、化學能、電離能和原子核內部的核能等能量的總和，但在一般熱力學狀態的變化過程中，物質的分子結構、原子結構和核結構不發生變化，所以可不考慮這些能量的改變。但當在熱力學研究中涉及化學反應時，需要把化學能包括到內能中。

內能常用符號U表示，內能具有能量的量綱，國際單位是焦耳(J)[注:由於分子在不停的做不規則的運動所以內能不能為0焦耳（J）(這個運動叫做分子熱運動)]

根據熱力學第一定律，內能是一個狀態函式。同時，內能是一個廣延物理量，即是說兩個部分的總內能等於它們各自的內能之和。