Oppdagelsen av denne fundamentale naturloven har sitt utgangspunkt i teoretiske betraktninger som den franske ingeniør Sadi Carnoti gjorde i første halvdel av 1800-tallet om det arbeid som kan utføres av varmekraftmaskiner. Selv om at de fleste på den tiden tenkte seg varme som en vektløs substans kalorikk, viste likevel resultatene til Carnot seg å være korrekte. Eksperimentelle undersøkelser av varmens egenskaper omtrent på samme tid av Benjamin Thompson (grev Rumford) og James Joule gjorde det klart at den er en form for energi som skyldes bevegelse av materiens minste bestanddeler. Denne samlede innsikten kunne så Rudolf Clausius og William Thomson (Lord Kelvin) formulere i form av termodynamikkens to hovedsetninger.