物體的內能與溫度密切相關。一方面，溫度反映了物體內部粒子無規運動的平均動能；另一方面，粒子間的勢能也會隨溫度而改變。總體而言，物體的溫度愈高，其內能愈大。
譬如說，當一杯水從 20℃ 上升至 90℃，其內部水分子的無規運動加劇，分子的動能增大；同時，加劇的運動反抗著水分子間的吸引力，拉大水分子間的距離，也使分子間的勢能增大。水的內能便由此增加了。
內能是物體內部粒子能量的總和。假設有兩個物體，它們內部粒子的狀態相同，例如兩杯同樣的咖啡，溫度相同，杯子一大一小。質量大的一杯比質量小的一杯有更多的粒子，自然就有更大的內能。
固態時，粒子非常接近。粒子間存在吸引力，使粒子緊密有序地排列。粒子的運動表現為在各自位置附近的振動。固體的內能為粒子振動的動能和吸引力的勢能之總和。
液態時，粒子距離略大於固態，彼此間吸引力減弱，使粒子得以流動。距離的增大意味著分子間勢能的增大，所以，從冰變成水，需要能量來拉大水分子間的距離。
氣態時，分子分佈稀疏，相距較遠，彼此間少有力的作用。距離增大，故其勢能又高於液態。但由於氣體分子的運動看似自由，我們會將其勢能看作零，即氣體的內能即是其分子動能的總和。