定理以尼古拉·卡诺为名。根据卡诺定理，则依卡诺定理可得到一热机的最大热效率formula_1（也称作卡诺效率）为其中上式的热效率是指热机产生的功和高温热源提供能量的比值。上述定律其实是热力学第二定律的结果。不过当初在推导此定律时是以热质说为基础，且以此定律为基础建立热力学第二定律。
证明.此定理可用以下的方式，针对不可逆热机及可逆热机的情形进行证明
不可逆热机.假设一不可逆热机，其热源为formula_3及formula_4，其热效率为