所谓热机，就是一种将热能转换为机械能的机械。在最近400年的人类飞速发展中，热机扮演了非常重要的角色——被称为第一次工业革命的动力源的蒸汽机就属于热机中的外燃机，而在汽车上广泛使用的汽油发动机、柴油发动机则属于热机中的内燃机。

你一定听过“瓦特和水壶”的故事：瓦特小的时候，看见炉子上壶里的水沸腾了。蒸汽把壶盖顶了起来，瓦特从中受到启发，长大后发明了蒸汽机，成为著名的发明家。其实，那只不过是传说而已，瓦特发明蒸汽机并不是他幼时的灵感，而是吸收前人的成果和他个人艰苦努力的结果。为了纪念这位大发明家，国际单位制中的功率单位“瓦特”（Watt）就是以瓦特的姓氏命名的。

在古代，我国南宋初出现的走马灯是世界上较早的热机（涡轮机）的雏形。只不过是作玩具使用的。

17世纪，由于采矿工业的发展，英国人萨佛里于1698年制成用于矿井抽水的蒸汽水泵，被称为“矿工之友”。18世纪中叶，瓦特在布莱克关于潜热与比热理论的启发下，于1765 年在纽可门蒸汽机中加了一个与汽缸分离的冷凝器，从而避免了汽缸冷却时消耗许多蒸汽的热，大大提高了机器效率，节省了燃料与时间，1776 年瓦特又制成两台蒸汽机开始运行，热机效率2～4％，经过瓦特改进后的蒸汽机被广泛应用，到19世纪初，蒸汽机已普遍在矿山和纺织工业中采用。

1862年，法国工程师德罗夏在本国科学家卡诺研究热力学的基础上，提出了四冲程内燃机工作原理：活塞下移、进燃料；活塞上移，压缩气体；点火，气体迅速燃烧膨胀，活塞下移做功；活塞上移，排出废气。四个冲程周而复始，推动机器不停地运转。德罗夏只是天才地提出了四冲程的内燃机理论，而将这一理论变为现实的是德国发明家奥托。1876年，他设计制成了第一台四冲程内燃机（以煤气为燃料）。它具有体积小、转速快等优点。后来这种机械常常用汽油作燃料，所以又叫汽油机。它常应用在汽车、飞机、摩托车和小型农业机械上。随后德国人狄塞尔提出压燃式内燃机原理，1897年制造成功以柴油为燃料的柴油机。

19世纪末，随着电力工业的发展，中心发电站迅速兴起。汽轮机因之产生和发展。20世纪初，美国人柯蒂斯制成多个速度级的汽轮机，改进了性能，并一直使用到现在。燃气轮机是发展较晚的热机。1920年德国人霍尔茨瓦兹制成第一台能实用的燃气轮机。热效率为13％。但因仍存在许多缺点而被放弃。1939 年瑞士制成4 兆瓦的燃气轮机发电机组，效率达18％。同年，在德国制造的喷气式飞机试飞成功，使用He－S3B涡轮喷气发动机。从此燃气轮机步入实用阶段，并开始迅速发展。目前，在航空上普遍应用燃气轮机，有涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮轴发动机、涡轮螺旋桨发动机等。