Sıcaklık ve termal enerji arasındaki fark, sıcaklığın moleküllerin ortalama kinetik hızını ölçmesidir ve termal enerji, belirli bir maddedeki tüm parçacıkların toplam kinetik enerjisidir. Başka bir deyişle, sıcaklık ölçen ortalama hareket hızı ve termal enerji bir maddenin kütlesini ölçer. Hem sıcaklık hem de termal enerji parçacıkların hareketi ile yapılır.
Sıcaklık arttığında, partiküllerin hızı da artar. Yüksek sıcaklıklarda parçacıklar daha hızlı hareket eder ve birbirinden uzaklaşır. Sıcaklık düşük olduğunda, parçacıklar yavaş hareket eder ve birbirine yakındır.
Öte yandan, termal enerji, iletim ve sözleşmeye bağlı. İletim, bir madde ısıtıldığında enerjinin molekülden moleküle aktarılmasıdır. Konveksiyon, bir maddenin kütlesi hareket ederken enerji aktarıldığında meydana gelir. Temel olarak, iletim ve konveksiyon hareket yaratır; bir maddede parçacıkların hareketi ne kadar fazlaysa, o kadar fazla termal enerji üretilir.
Sıcaklığın ve termal enerjinin işleyişine bir örnek, güneşin dünya yüzeyinin üzerinde bulunan havayı nasıl ısıtdığıdır. Hava ısınırken, moleküller arasında ısı transfer edilir ve termal enerji üreten kinetik enerji oluşturulur. Moleküller ısı transferinde daha hızlı hareket ettikçe sıcaklık da artar.
