Termodynamikens tre lagar styr överföringen och beteendet av all materia och energi i universum som vetenskapen vanligtvis förstår det. Sammanfattningsvis säger den första lagen att mängden energi och värme i ett isolerat system förblir konstant; inte mer energi kan komma från ett system än vad som lagts in i det. Detta knyter an till lagen om energibevarande som säger att materia och energi inte kan skapas eller förstöras. Termodynamikens andra lag är en av naturens viktigaste grunder, ansvarig för tidens pil och naturens oåterkallelighet.
Oavsett hur idealiskt ett system kan tyckas vara, finns det inget sådant som ett perfekt system. En del energi, oavsett om den är elektrisk, termisk eller mekanisk, kommer att gå förlorad till friktion och omvandlas till spillvärme. Detta innebär att den totala energin i ett system med tiden gradvis närmar sig noll om inte extern energi tillförs. Mängden entropi, eller störning, i ett system kommer att närma sig maximalt, vilket betyder att inget användbart arbete kan utföras i eller av systemet eftersom dess molekyler och partiklar är för oorganiserade. Termodynamikens andra lag säger att system tenderar mot oordning från ett mer ordnat tillstånd; en isbit i ett glas vatten kommer att smälta och värma det omgivande vattnet något, vilket försätter de två systemen i jämvikt.
Termodynamikens andra lag åsidosätter den första lagen; där den första lagen säger att energiuttaget aldrig kan överstiga energitillförseln, hävdar den andra lagen att energiuttaget aldrig kan vara lika med energitillförseln på grund av konstant energiförlust och systemens tendens att närma sig jämvikt. Ju mindre energi ett system har, desto mer entropi finns eftersom det krävs energi för att återställa ordningen och minska den totala entropin. När energin i ett system når en jämvikt är entropin maximalt. Till exempel, även om en kopp varmt vatten kommer att svalna naturligt, krävs det konstant tillförsel av värmeenergi för att hålla vattnet vid en varmare temperatur.
Kosmologer ser till termodynamikens andra lag för att skapa teorier om universums slutliga öde. Den vanligaste teorin är att eftersom universum i sig är ett isolerat termodynamiskt system kommer dess entropi att närma sig maximalt när stjärnorna brinner ut och blir svarta hål. Dessa kommer så småningom att förångas efter 100 biljoner år, och lämnar universum som ett steriliserat tomrum för resten av evigheten, med undantag för kvantfluktuationer.