الكيمياء الحرارية هي فرع من فروع الكيمياء يدرس التفاعلات الكيميائية من حيث التغير الحراري الذي يصاحبها، وتسمى أيضًا بـ "الترموكيمياء". وتهتم الكيمياء الحرارية بدراسة الطاقة الحرارية التي تتبادلها المواد خلال التفاعلات الكيميائية، وتحديد كمية الحرارة المطلوبة لبدء التفاعل (حرارة التفاعل) والحرارة الناتجة عن التفاعل.

وتستخدم الكيمياء الحرارية في العديد من التطبيقات الصناعية والتكنولوجية، مثل تصنيع المواد الكيميائية والوقود والمواد البتروكيميائية، وتحسين كفاءة العمليات الكيميائية وتحديد معدلات التفاعل ودراسة الحرارة الناتجة عن التفاعلات الحيوية في الكائنات الحية.