Thermische energie zorgt ervoor dat de deeltjes in de materie sneller bewegen. Deze toegenomen beweging zorgt ervoor dat de materie uitzet en minder dicht wordt. Wanneer water bijvoorbeeld wordt verwarmd, bewegen de watermoleculen sneller en zet het water uit. Dit is de reden dat ijs op water drijft.

Thermische energie kan er ook voor zorgen dat materie van fase verandert. Wanneer water bijvoorbeeld wordt verwarmd tot 100 graden Celsius (212 graden Fahrenheit), kookt het en verandert het van een vloeistof in een gas. Dit komt omdat de watermoleculen zo snel bewegen dat ze van elkaar loskomen en een gas vormen.

Thermische energie kan ook chemische reacties veroorzaken. Wanneer hout bijvoorbeeld wordt verbrand, zorgt de thermische energie van het vuur ervoor dat het hout in kleinere moleculen wordt afgebroken en energie vrijkomt in de vorm van warmte en licht.