卡诺定理是热力学中的一个定理，说明热机的最大热效率只和其高温热源和低温热源的温度有关。此定理以尼古拉·卡诺为名。
根据卡诺定理，则
所有不可逆的热机，其热效率会比使用相同高温和低温热源的卡诺热机要低。
所有可逆的热机，其热效率会等于相同高温和低温热源的卡诺热机。
依卡诺定理可得到一热机的最大热效率
（也称作卡诺效率）为
其中TC为低温热源的绝对温度，TH为高温热源的绝对温度。上式的热效率是指热机产生的功和高温热源提供能量的比值。上述定律其实是热力学第二定律的结果。不过当初在推导此定律时是以热质说为基础，且以此定律为基础建立热力学第二定律。
