Stwierdzenie, że energia wewnętrzna jest funkcją stanu, oznacza, że jej wartość nie zależy od drogi, jaką dany stan układu został osiągnięty. Z tego powodu wielkość ta zależna jest tylko od parametrów stanu, takich jak temperatura, ciśnienie, ilość oraz rodzaj substancji tworzących układ.
Energia wewnętrzna jest sumą energii kinetycznej i potencjalnej cząsteczek oraz ich energii wewnątrzcząsteczkowej, do której zalicza się m.in. energia wiązań chemicznych.
Zgodnie z zasadami termodynamiki – funkcja stanu oznacza funkcję, która jest zależna wyłącznie od stanu układu oraz od wartości parametrów układu. Zmiany funkcji stanu nie są uzależnione od sposobu, w jaki zmiany zostały osiągnięte. Dobrym przykładem może być wspinaczka górska – bez względu na punkt startowy, wysokość szczytu jest niezmienna.