熱力學中用以實現熱能與機械能轉換的封閉的熱力過程，簡稱迴圈。在熱力迴圈中，工質由初始狀態出發，經歷一系列狀態變化後又回到初態。若所經歷的都是可逆過程，則迴圈可用壓-容（p-V）圖和溫-熵(T-S)圖上的封閉曲線表示，如圖1中的a-b-c-d-a。
循環有熱機循環和制冷機（熱泵）循環之分（圖2）。
熱機循環 工質從高溫熱源吸熱Q1，其中一部分轉變為對外的凈功W，其餘的熱量Q2排放給低溫熱源。典型的熱機循環包括卡諾循環、蘭金循環、狄塞爾循環、奧托循環、勃朗登循環和斯特林循環等。它們的熱經濟性用熱效率(ηηt)衡量，等於循環輸出凈功W與輸入熱量Q1的比值：ηηt=W/Q1。
制冷機循環 工質從低溫熱源吸熱Q2，外界輸入凈功W，然後將熱量Q1排放給高溫熱源，實現熱量由低溫熱源向高溫熱源的傳遞，達到使低溫熱源（如冷庫）保持低溫不變或使高溫熱源獲得熱量(供暖)的目的。制冷機循環是熱機循環的逆向循環。逆卡諾循環、逆勃朗登循環和逆斯特林循環等均為典型的逆向循環。制冷機和熱泵循環的熱經濟性分別用制冷系數和供暖系數衡量。制冷系數(ε)等於從低溫熱源取出的熱量Q2與外界輸入的凈功W的比值：ε＝Q2/W。供暖系數(ε′)等於向高溫熱源傳遞的熱量Q1與外界輸入凈功W的比值：ε′=Q1/W。
為瞭有效利用能量，有時還將幾種循環組合起來形成聯合循環（或復合循環）。例如，以燃氣輪機裝置循環為頂循環、以蒸汽動力裝置循環為底循環所組成的燃氣-蒸汽聯合循環，已開始受到重視。