O calor está envolvido na mudança química de duas maneiras; as mudanças químicas resultam na adição ou remoção de calor de um objeto, e as mudanças químicas requerem uma certa quantidade de calor antes de ocorrerem. Ambos os mecanismos de mudança química envolvem as características de calor da substância envolvida ou substâncias e o ambiente no qual a mudança química está ocorrendo.
Algumas mudanças na química alteram toda a estrutura da própria substância. Em mudanças químicas que envolvem uma mudança de estado, geralmente há uma troca de calor entre a mudança da substância e o ambiente em que ela se encontra. Quando o calor é adicionado a uma substância, o processo é classificado como endotérmico. Isso ocorre em mudanças como fusão e vaporização. Por outro lado, quando o calor é retirado de uma substância, a mudança é chamada de exotérmica. Exemplos de reações exotérmicas incluem congelamento e condensação.
O calor é importante para as mudanças químicas de outra maneira. As reações químicas requerem uma certa quantidade de energia. A quantidade específica de energia necessária varia de um tipo de mudança para a próxima e é chamada de energia de ativação para essa reação. O calor, como forma de energia, é necessário para facilitar essas mudanças químicas.