Trīs termodinamikas likumi nosaka visu vielu un enerģijas pārnesi un uzvedību Visumā, kā zinātne to parasti saprot. Rezumējot, pirmais likums nosaka, ka enerģijas un siltuma daudzums izolētā sistēmā paliek nemainīgs; no sistēmas nevar nākt vairāk enerģijas, nekā tajā tika ielikts. Tas ir saistīts ar Enerģijas nezūdamības likumu, kas nosaka, ka matēriju un enerģiju nevar radīt vai iznīcināt. Otrais termodinamikas likums ir viens no svarīgākajiem dabas pamatiem, kas ir atbildīgs par laika bultu un dabas neatgriezeniskumu.
Neatkarīgi no tā, cik ideāla sistēma varētu šķist, nav tādas lietas kā ideāla sistēma. Daļa enerģijas, neatkarīgi no tā, vai tā ir elektriskā, termiskā vai mehāniskā, tiks zaudēta berzes dēļ un pārvērsta siltuma pārpalikumā. Tas nozīmē, ka laika gaitā sistēmas kopējā enerģija pakāpeniski tuvosies nullei, ja vien netiks pievienota ārējā enerģija. Entropijas vai nekārtības daudzums sistēmā tuvosies maksimumam, kas nozīmē, ka sistēmā vai sistēmā nevar veikt nekādu lietderīgu darbu, jo tās molekulas un daļiņas ir pārāk nesakārtotas. Otrais termodinamikas likums apgalvo, ka sistēmām ir tendence uz nekārtību no sakārtotāka stāvokļa; ledus kubs ūdens glāzē izkusīs un nedaudz sasildīs apkārtējo ūdeni, nostādot abas sistēmas līdzsvarā.
Otrais termodinamikas likums pārspēj pirmo likumu; ja pirmais likums nosaka, ka enerģijas izlaide nekad nevar pārsniegt enerģijas ievadi, otrais likums nosaka, ka enerģijas izlaide nekad nevar būt vienāda ar enerģijas ievadi pastāvīgu enerģijas zudumu un sistēmu tendences tuvināšanās līdzsvara dēļ. Jo mazāk enerģijas ir sistēmai, jo vairāk ir entropijas, jo ir nepieciešama enerģija, lai atjaunotu kārtību un samazinātu kopējo entropiju. Kad enerģija sistēmā sasniedz līdzsvaru, entropija ir maksimāla. Piemēram, lai gan tasi silta ūdens atdziest dabiski, ir nepieciešama pastāvīga siltumenerģijas izmantošana, lai ūdens uzturētu siltāku temperatūru.
Kosmologi meklē otro termodinamikas likumu, lai radītu teorijas par Visuma iespējamo likteni. Visizplatītākā teorija ir tāda, ka, tā kā pats Visums ir izolēta termodinamiska sistēma, tā entropija tuvosies maksimumam, zvaigznēm izdegot un kļūstot par melnajiem caurumiem. Tie galu galā iztvaikos pēc 100 triljoniem gadu, atstājot Visumu kā sterilizētu tukšumu uz atlikušo mūžību, izslēdzot kvantu svārstības.