Przegrzew wtórny (zwany także przegrzewem międzystopniowym) – zabieg stosowany do podniesienia sprawności w siłowni parowej funkcjonującej według obiegu Rankine’a oraz w siłowni gazowej, której obiegiem porównawczym jest obieg Braytona-Joule’a. Pozwala on na pewne przybliżenie obiegu termodynamicznego siłowni do obiegu Carnota posiadającego największą sprawność dla danych temperatur dolnego i górnego źródła ciepła (karnotyzacja obiegu).
Przegrzew wtórny w siłowni parowej W przypadku siłowni parowej przegrzew wtórny polega na skierowaniu pary z powrotem do kotła parowego po rozprężeniu na wysokoprężnej części turbiny parowej. Para zostaje ponownie przegrzana, w wyniku czego jej entalpia rośnie. Para wtórnie przegrzana kierowana jest do części średnio- lub niskoprężnej turbiny, gdzie następuje dalsze rozprężanie pary do ciśnienia wylotowego.
W elektrowniach parowych kondensacyjnych, oprócz przyrostu sprawności, występuje inne korzystne zjawisko, mianowicie wzrost stopnia suchości pary na ostatnich stopniach turbiny dla tego samego ciśnienia wylotowego.