Ciepło bierze udział w przemianie chemicznej na dwa sposoby; zmiany chemiczne powodują, że ciepło jest dodawane lub usuwane z obiektu, a zmiany chemiczne wymagają określonej ilości ciepła, zanim będą mogły nastąpić. Oba te dwa mechanizmy zmiany chemicznej wiążą się z charakterystyką cieplną zaangażowanej substancji lub substancje i środowisko, w którym zachodzi zmiana chemiczna.
Niektóre zmiany w chemii zmieniają całą strukturę samej substancji. W przemianach chemicznych, które wymagają zmiany stanu, zwykle następuje wymiana ciepła między zmieniającą się substancją a środowiskiem, w którym się znajduje. Po dodaniu ciepła do substancji proces ten klasyfikuje się jako endotermiczny. Dzieje się to w przypadku zmian, takich jak topnienie i waporyzacja. Odwrotnie, kiedy ciepło odbierane jest z substancji, zmiana nazywa się egzotermiczną. Przykłady reakcji egzotermicznych obejmują zamrażanie i kondensację.
Ciepło jest ważne dla zmian chemicznych w inny sposób. Reakcje chemiczne wymagają pewnej ilości energii. Określona ilość potrzebnej energii zmienia się od jednego rodzaju zmiany do następnego i jest nazywana energią aktywacji dla tej reakcji. Ciepło, jako forma energii, jest niezbędne do ułatwienia tych zmian chemicznych.
