Termodynamiikan kolme lakia säätelevät kaiken aineen ja energian siirtoa ja käyttäytymistä maailmankaikkeudessa, kuten tiede yleensä ymmärtää. Yhteenvetona, ensimmäinen laki sanoo, että energian ja lämmön määrä eristetyssä järjestelmässä pysyy vakiona; järjestelmästä ei voi tulla enempää energiaa kuin siihen pantiin. Tämä liittyy energian säilymisen lakiin, jonka mukaan ainetta ja energiaa ei voida luoda tai tuhota. Termodynamiikan toinen laki on yksi luonnon tärkeimmistä perustoista, joka on vastuussa ajan nuolesta ja luonnon peruuttamattomuudesta.
Riippumatta siitä, kuinka ihanteellinen järjestelmä voi näyttää olevan, täydellistä järjestelmää ei ole olemassa. Osa sähköstä, lämpöstä tai mekaanisesta energiasta häviää kitkalta ja muuttuu hukkalämmöksi. Tämä tarkoittaa, että ajan myötä järjestelmän kokonaisenergia lähestyy vähitellen nollaa, ellei ulkopuolista energiaa lisätä. Entropian tai häiriön määrä järjestelmässä lähestyy maksimia, mikä tarkoittaa, että järjestelmässä tai järjestelmässä ei voida tehdä hyödyllistä työtä, koska sen molekyylit ja hiukkaset ovat liian epäjärjestyksessä. Termodynamiikan toinen laki katsoo, että järjestelmät pyrkivät häiriöön järjestyneemmästä tilasta; jääpala lasillisessa vettä sulaa ja lämmittää ympäröivää vettä hieman, jolloin nämä kaksi järjestelmää ovat tasapainossa.
Termodynamiikan toinen laki ohittaa ensimmäisen lain; Kun ensimmäinen laki katsoo, että energiantuotto ei voi koskaan ylittää syötettyä energiaa, toinen laki katsoo, että energiantuotanto ei voi koskaan olla yhtä suuri kuin energian syöttö jatkuvan energian menetyksen ja järjestelmien taipumuksen lähestyä tasapainoa vuoksi. Mitä vähemmän järjestelmässä on energiaa, sitä enemmän entropiaa on läsnä, koska se vaatii energiaa järjestyksen palauttamiseksi ja kokonaisentropian vähentämiseksi. Kun järjestelmän sisällä oleva energia saavuttaa tasapainon, entropia on korkeimmillaan. Esimerkiksi vaikka kuppi lämmintä vettä jäähtyy luonnollisesti, se vaatii jatkuvaa lämpöenergian käyttöä veden pitämiseksi lämpimämpänä.
Kosmologit etsivät termodynamiikan toista lakia luodakseen teorioita maailmankaikkeuden lopullisesta kohtalosta. Yleisin teoria on, että koska maailmankaikkeus itsessään on eristetty termodynaaminen järjestelmä, sen entropia lähestyy maksimia, kun tähdet palavat ja niistä tulee mustia aukkoja. Nämä haihtuvat lopulta 100 biljoonan vuoden jälkeen jättäen maailmankaikkeuden steriloiduksi tyhjäksi ikuisuudeksi, estäen kvanttivaihtelut.