L'homéostasie énergétique dépend de l'équilibre entre les apports et la dépense énergétique quotidiennes qui se subdivisent en trois composantes majeures : 1. le métabolisme basal, 2. l'activité physique et 3. la thermogenèse induite. Les caractéristiques de l'homéostasie énergétique découlent de l'application de la première loi de la thermodynamique à des systèmes biologiques. Le métabolisme basal dépend du rendement énergétique cellulaire, équivalent au nombre d'ATP produit à partir des substrats énergétiques disponibles. En effet, l'oxydation de ces derniers permet la génération d'équivalents réducteurs (NADH ; H+), utilisés par la chaîne respiratoire à la formation d'un gradient de protons à travers la membrane interne de la mitochondrie. C'est ce gradient qui fournira l'énergie nécessaire à la synthèse d'ATP. Le couplage, entre substrat énergétique disponible et taux d'ATP produit peut varier selon les conditions ce qui résultera une plus ou moins grande dissipation d'énergie sous forme de chaleur, en accords avec la deuxième loi physique de la thermodynamique (« dans un système fermé, tout processus physique engendre une dissipation d'énergie sous la forme de chaleur »). L'augmentation de la production de chaleur systématiquement observée, chez les mammifères, après ingestion d'aliments ou lors d'une exposition au froid a été dénommée la thermogenèse induite.