thumb|250px|Schemat energetyczny silnika cieplnego Silnik cieplny – urządzenie (maszyna cieplna), które zamienia energię termiczną (cieplną) w energię mechaniczną (praca) lub elektryczną.
Idealizacją silnika cieplnego jest silnik pracujący w cyklu Carnota. Silnik taki ma największą teoretyczną sprawność dla danych temperatur źródeł ciepła górnego i dolnego. Sprawność rzeczywistych silników jest także zależna od temperatury dolnego i górnego źródła ciepła, ale mniejsza od sprawności cyklu Carnota. Stosunek sprawności silnika do sprawności obiegu Carnota to sprawność egzergetyczna.
Silniki cieplne dzielą się na silniki: o spalaniu wewnętrznym, o spalaniu zewnętrznym.
Inny podział ze względu na sposób generowania mocy: silnik objętościowy (tłokowy), silnik przepływowy (turbinowy).
Najczęściej spotykanymi w technice silnikami cieplnymi są silniki tłokowe, służące powszechnie do napędu samochodów.