热力学循环是一系列传递
热量并
做功的
热力学过程组成的集合，通过
压强、
温度等状态变量的变化，最终使
热力学系统回到初始状态。
状态量只依赖于
热力学状态，沿热力学循环路径对此类物理量的
路径积分结果为零；而像热量和功这样的过程量与循环过程有关，路径积分不为零。
热力学第一定律指出在一个循环中输入的净热量总等于输出的净功。过程可重复的特性使得系统能够被连续操作，从而热力学循环是热力学中一个很重要的
概念。在实际应用中，热力学循环经常被看作是一个
准静态过程并被当作实际
热机和
热泵的工作模型。
热机循环是热机工作的基本原理，这种循环方式为当前世界上大部分的
发电站提供能量来源，也为几乎所有的
机动车提供动力。热机循环按照它们所采用的热机模型可进一步分类，
内燃机中最常见的热机循环是
奥托循环（常称做
四冲程循环），柴油机中最常见的是
迪塞尔循环。
外燃机中使用的循环方式还包括采用
燃气轮机方式工作的
布雷顿循环，以及采用
汽轮机方式工作的
兰金循环。
热泵循环和制冷循环是
热泵和
冰箱的理论模型。两者的差别在于热泵的用途是保持一块区域的温度而冰箱则是使之降温。最常见的制冷循环是采用
制冷剂的
相变进行的蒸气压缩循环。吸收制冷循环是另一种循环方式，它不将制冷剂气化，而是将其吸收。气体制冷循环包括逆向布雷顿循环和
林德－汉普逊循环。