Par siltuma dzinēju sauc mašīnu, kurā enerģija, ko dod kurināmais sadegot, pārvēršas mehāniskajā enerģijā. Vielu, kas siltuma dzinējos pastrādā darbu, sauc par darba vielu. Katrā siltuma dzinējā mehāniskajā enerģijā pārvēršas tikai viena daļa no visa siltuma daudzuma, ko darba viela saņem no sildītāja. Pārējo daļu šā siltuma daudzuma obligāti uzņem dzesinātājs. Siltuma dzinējus iedala divos veidos: tvaika dzinēji un iekšdedzes dzinēji.
Pirmo tvaika mašīnu rūpniecības vajadzībām uzkonstruēja 1786. gadā angļu mehāniķis Džems Vats. Svarīgākās tvaikmašīnas sastāvdaļas ir kurtuve, tvaika katls, kondensators, centrbēdzes regulators, kloķa-klaņa mehānisms, sparars. Tvaikmašīnas darbošanās mehānisms: “Tvaiks no katla pa cauruli nonāk tvaikdaļa kārbā. Tvaikdalis to ievada cilindrā pārmaiņus gan vienā, gan otrā virzuļa pusē. Cilindrā tvaiks izplešas un veic darbu, pārvietojot virzuli, ks griež ar to saistīto spararatu. Pastrādājot darbu, tvaiks atdziest. Izmantotais tvaiks izplūst kondensatorā, kur tas pārvēršas ūdenī. Lai virzuļa kustību pārveidotu spararata griezes kustībā, izmanto kloķa-klaņa mehānismu. Tvaika iepūdi regulē ar centrbēdzes regulatoru.” Tvaikmašīnas darbojas ar ļoti lielu temperatūru un tas nozīmē, ka spiediens arī ir augsts. Tvaika mašīnās kā darba vielu izmanto: kūdru, kokmatreālus, salmus u.c.
Tvaika dzinēj kurtuvē un katlā iet zudumā ievērojama enerģijas daļa. Lai izvairītos no šiem zudumiem, kurināmo sadedzina mašīnas cilindrā. Tādus dzinējus sauc par iekšdedzes dzinējiem.
Izšķir divu veidu iekšdedzes dzinējus. Vienu no tiem – karburatora, otru – dīzeļdzinēju. Iekšdedzes dzinējus iedala divtaktu un četrtaktu dzinējos.
Dīzeļ dzinēji ir ekonomiskāki, jo kā darba vielu izmanto naftu un smagās eļļas. Benzīns sanāk dārgāk, jo dārgi maksā naftas pārstrāde.
Aviācijā nepietiek ar dīzeļdzinējiem vai karboratordzinējiem. Lidmašīnām sasniedzot tuvu skaņas ātruma jaudu propelleri lielu derīgo darbu atdod gaisa pretestības pārvarēšanai. Kā arī, palielinoties augstumam, sāk izretināties gaiss un propelleris nespēj pārvietot lidmašīnu. Reaktīvajiem dzinējiem nav propellera. Šajos dzinējos kurināmā enerģija tieši pārvēršas kustībā esošā reaktīvā aparāta mehāniskajā enerģijā. Šajos dzinējos savstarpēji iedarbojas nevis propelleris un gaiss, bet no dzinēja izplūstošā gāzes strūkla un pats dzinējs.
Visiem reaktīvajiem dzinējiem ir galvenās ierīces – tvertne ar kurināmo, kamera, kur kurināmais sadeg, ierīce, kas nodrošina kurināmā piegādi sadegšanas kamerām un degšanas produktu izplūšanu no kamerām. Reaktīvos dzinējus iedala trijās lielās grupās – cietā kurināmā dzinēji, šķidrā kurināmā dzinēji, gaisa reaktīvie dzinēji.
Siltuma mašīnas darbības rezultātā gaisā izdalās kaitīgas vielas (CO, SO2 , NO2), kas iedarbojas negatīvi uz apkārtējo vidi. Visvairāk izdalās oglekļa dioksīds, kas rada siltumnīcas efektu. Tā rezultātā sāk kust ledāji un pamazām paceļas ūdens līmenis. Gāzes kas izdalās no siltuma mašīnas darbības iznīcina ozona slāni un uz zemes nonāk ultravioletais starojums, kas atstāj nelabvēlīgus iespaidus uz mums un mūsu apkārtējo vidi.