De totale hoeveelheid energie die voortkomt uit de beweging van moleculen in een materielichaam wordt interne energie genoemd. Interne energie is de som van de kinetische en potentiële energieën van alle moleculen in het lichaam van de materie. De kinetische energie van een molecuul is de bewegingsenergie, terwijl de potentiële energie van een molecuul de energie is die in het molecuul is opgeslagen vanwege zijn positie of configuratie.

De interne energie kan worden verhoogd door warmte aan het materielichaam toe te voegen, waardoor de moleculen sneller bewegen en meer kinetische energie hebben. De interne energie kan ook worden vergroot door werkzaamheden aan het materielichaam uit te voeren, zoals het comprimeren of uitrekken ervan, waardoor de potentiële energie van de moleculen verandert.

Interne energie is een belangrijk concept in de thermodynamica, de studie van warmte en energie. Interne energie wordt gebruikt om de verandering in entropie van een systeem te berekenen, wat een maatstaf is voor de wanorde van het systeem. Interne energie wordt ook gebruikt om de efficiëntie van een warmtemotor te berekenen, een apparaat dat warmte omzet in arbeid.